EP3299522B1 - Bohrgerät und verfahren zum erstellen einer bohrung - Google Patents

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EP3299522B1
EP3299522B1 EP16190747.2A EP16190747A EP3299522B1 EP 3299522 B1 EP3299522 B1 EP 3299522B1 EP 16190747 A EP16190747 A EP 16190747A EP 3299522 B1 EP3299522 B1 EP 3299522B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
undercarriage
guide sleeve
drilling
drilling apparatus
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP16190747.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3299522A1 (de
Inventor
Ulli Wiedenmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
Priority to EP16190747.2A priority Critical patent/EP3299522B1/de
Publication of EP3299522A1 publication Critical patent/EP3299522A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3299522B1 publication Critical patent/EP3299522B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • E02D13/04—Guide devices; Guide frames
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting
    • E21B7/024—Drilling rigs characterised by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting having means for adapting to inclined terrain; having means for stabilizing the vehicle while drilling

Definitions

  • the invention relates to a drilling device for creating a hole in the ground, comprising a carrier device having an undercarriage and a superstructure, which is rotatably mounted on the undercarriage, a mast, which is attached to the superstructure of the carrier device, and a drilling tool, which Creating the bore rotationally drivable and is movable along the mast, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for creating a hole in the ground with a drill, which has a carrier device with an undercarriage and a superstructure, which is rotatably mounted on the undercarriage, and a mast which is attached to the uppercarriage of the carrier device, wherein a Drilling tool is rotationally driven and moved along the mast, wherein the bore is created in the ground, according to the preamble of claim 12th
  • Such a drill is about from the EP 1 849 918 A1 known.
  • an additional drill guide can be provided in a lower region of the mast.
  • Such drills are used for example for creating holes in which a foundation element, such as a bored pile is created.
  • Drilling templates attached to the floor. These drill templates serve as tapping guides for exact alignment of the drill and positioning of the drilling tool. These drilling templates can be pre-concreted. Alternatively, transportable drilling templates can be provided, which are introduced into the ground. Such drilling templates are for example from the US 6,394,709 B1 , of the JP 2000/319881 A or the CN 10-0989853 A known. The formation of drilling templates in the soil is time consuming and costly.
  • casing machinery For screwing support tubes, it is known to provide in front areas of drilling equipment also called casing machinery. These casing machines have clamping clamps for non-rotatably clamping a support tube. By a rotary drive of the casing machine, the clamped support tubes can be screwed by means of the clamps in the ground. These support tubes can then serve as a guide for a drilling tool to be used to drill out the soil material within the support tube.
  • a drill with a casing machine goes from the EP 0 351 694 A2 out. From the JP 2000/178971 A a casing machine is known, which is fastened laterally to a drill for supporting the torque to be applied.
  • the DE 39 19 824 A1 teaches a drill to create a hole in the ground with a superstructure and an undercarriage, which can be introduced to the undercarriage by means of a connecting link of the mast with drill drive and drilling tool via a Bohrzentri für in the ground.
  • the invention has for its object to provide a drill and a method for creating a hole in the ground, with which a hole can be made particularly accurate position and in an efficient manner.
  • the drilling device is characterized in that on the undercarriage of the carrier vehicle, a drilling guide is mounted, which has a guide sleeve having an inner diameter which is formed for leading by passing the drilling tool, wherein the guide sleeve is arranged offset to a longitudinal axis of the undercarriage.
  • a basic idea of the invention lies in not providing a separate drilling template in the ground for positionally accurate drilling. Rather, it is provided according to the invention, spaced from the mast and the rotatable superstructure on the undercarriage of the drill, so the chassis to provide a drill guide with a drill sleeve.
  • the drill with the relatively stiff undercarriage is positioned so that the guide sleeve has the desired position according to a drilling template.
  • the superstructure with the mast which is subject to deflections due to its height and a desired light construction possible during operation, pivoted to the guide sleeve and adjusted so that a center axis of the guide sleeve is aligned coaxially to the drilling axis of the drilling tool.
  • the drilling tool can then be rotated and passed through the guide sleeve to create the borehole.
  • the drill guide with the guide sleeve on the rigid undercarriage thus ensures precise guidance in drilling operation.
  • the drill guide is arranged laterally offset with the guide sleeve to a longitudinal axis of the undercarriage.
  • the lateral offset is such that the guide sleeve is laterally spaced from the undercarriage.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is that a center axis of the guide sleeve is located on a turning circle of the drilling axis of the drilling tool during a rotation of the upper carriage relative to the undercarriage.
  • the drilling tool can be brought by a simple rotation or pivoting of the upper carriage relative to the undercarriage in a coaxial position to the guide sleeve.
  • On the mast can be carried out over a corresponding adjustment kinematics and a certain axial displacement of the mast with respect to the superstructure. This results in a wider turning circle area, in which the guide sleeve can be arranged on the undercarriage.
  • the drilling guide is arranged close to the ground, but spaced therefrom.
  • An arrangement close to the ground allows a particularly good adjustment.
  • the drill guide is spaced apart to the ground, so that it can be moved easily with the drill. This allows efficient creation of multiple holes.
  • the drilling guide can be attached to any suitable location on the undercarriage.
  • the support means may be constructed of steel beams and preferably have the greatest possible rigidity.
  • the carrier device can be mounted on the chassis, on the lower part of the slewing ring or directly on a special fastening device of a transporting vessel in the case of a crawler chassis.
  • the attachment is preferably realized by means of bolts and / or screws, so that a simple release of the support device is made possible.
  • the drilling guide itself may be releasably secured to the support means.
  • the guide sleeve has an outer sleeve holder, in which releasably at least one adapter element is held, which is adaptable to a provided bore diameter.
  • the adapter element may be a corresponding sleeve or shell elements of a sleeve, which are releasably attachable in an annular sleeve holder.
  • the inner diameter of the guide sleeve is matched to the outer diameter of the drilling tool, that at least in the introductory bore a sufficient clearance is formed.
  • the guide sleeve can be formed in one piece. According to a development of the invention, it is particularly expedient that the guide sleeve is designed to be hinged with at least two guide segments.
  • the guide sleeve can be formed from two or more shell-shaped guide segments. Thus, the guide sleeve can be opened for maintenance or repair purposes and possibly easily maintained.
  • a particularly good flexibility in operation is achieved according to an embodiment of the invention in that the guide sleeve on the support means adjustable, in particular pivotally articulated.
  • an adjustment of the guide sleeve can not be done solely by a method of the drill but also by appropriate adjusting devices. It can be a linear adjustment in the horizontal plane or a pivoting about a substantially vertically directed pivot axis allows.
  • a further improvement of the adjustability is achieved according to an embodiment of the invention in that the carrier device has at least one support arm, which is designed to be telescopic.
  • the carrier device has at least one support arm, which is designed to be telescopic.
  • An adjustment of the guide sleeve can in principle be done manually or by suitable drives. It is particularly advantageous according to a development of the invention that at least one actuating cylinder is provided with which the guide sleeve relative to the support means is adjustable.
  • two actuating cylinders are arranged, with which a divisible guide sleeve can be swung open and closed.
  • the guide sleeve can be swung over, for example, after removing a locking bolt on the laterally hinged and horizontally oriented actuating cylinder. If the guide sleeve is locked, the lateral actuating cylinder can be used to pivot the guide sleeve relative to a vertical pivot axis.
  • a preferred embodiment of the invention is that at least one GPS unit is provided, with which a position of the guide sleeve can be determined.
  • the GPS unit has one or more GPS antennas, with which an exact position determination of the drill and thus the guide sleeve can be done.
  • the driver of the drill changed as long as the position of the drill until the guide sleeve has taken exactly the desired position by means of the GPS system.
  • the superstructure can be pivoted with the drilling tool, so that the drilling tool can be moved under the leadership of the guide sleeve into the ground for introducing the borehole.
  • an adjustment the drill and thus the guide sleeve also be done by any other suitable positioning.
  • the inventive method for creating a hole in the ground is characterized in that the drilling tool is guided by a drill guide, which is attached to the undercarriage offset to a longitudinal axis of the undercarriage of the drill, wherein the drill guide has a guide sleeve through which the drilling tool slides through leading ,
  • the method can be carried out in particular with the drilling device described above. It can be achieved the advantages described thus.
  • a preferred embodiment of the invention is that in the bore a foundation element is created.
  • the foundation element can be made in particular by introducing a hardenable mass and / or a rod element.
  • a so-called bored pile is created in the bore, wherein the borehole is filled with the hardenable mass, in particular concrete, when pulling the boring tool.
  • a reinforcement cage and / or one or more reinforcement beams can be used.
  • a plurality of holes are created, which are arranged along an arrangement line, and that the undercarriage of the drilling device is aligned and moved parallel to the arrangement line.
  • the drill can be moved in a predetermined sequence of steps parallel to the arrangement line.
  • a plurality of boreholes are created intersecting, with a bored pile wall being formed.
  • first a first number of primary bores are created and filled, which are spaced from each other.
  • so-called primary bored piles are produced.
  • the respective distance of the adjacent primary bored piles is smaller than the diameter of the bored pile, in particular of the secondary boring piles to be created.
  • the secondary bored piles are created so that secondary bores defined between the previously introduced primary holes with the primary bored piles created therein overlapping introduced. In this way, the primary bored piles and the secondary bored piles also overlap so that a laterally closed bored pile wall is created.
  • Such a bored pile wall can be used as a support wall or as a sealing wall, for example in a Baugrubenumsch proof.
  • the carrier device 12 has an undercarriage 14 with two lateral crawler tractors 16.
  • an upper carriage 18 is rotatably mounted.
  • a vertical mast 20 is arranged and articulated via neck cylinder 22 tiltable.
  • an unillustrated rotary drive is adjustably mounted.
  • a schematically indicated drilling tool 26 is driven in rotation and retracted vertically down to create the hole in the ground.
  • the upper carriage 18 is rotatable relative to the undercarriage 14, so that he relative to a longitudinal axis 15 to the undercarriage 14 can assume a twisted position.
  • the superstructure 18 preferably has a rotation of 90 ° relative to the undercarriage 14 with the longitudinal axis 15.
  • the undercarriage 14 can be positioned and moved with its longitudinal axis 15 parallel to the arrangement line 3.
  • a drilling guide 30 is attached to a crawler trawler 16 of the undercarriage 14.
  • the drilling guide 30 is provided with adjusting cylinders 50, whose function will be described in more detail below.
  • the drill guide 30 has a guide sleeve 32, which is constructed from two cylindrical half-shell-shaped guide segments 38.
  • the guide sleeve 32 is releasably mounted in an annular sleeve holder 34.
  • An inner diameter of the guide sleeve 32 is adapted to the outer diameter of the respective inserted drilling tool 26, so that an exact guidance of the drilling tool 26 is ensured in the rotating drive and axial method.
  • the guide segments 38 can be solved in the sleeve holder 34 and replaced by matching guide segments 38.
  • the annular sleeve holder 34 is itself composed of two semi-circular ring segments 37. These ring segments 37 are pivotally connected to each other via a pivot joint 35 and mounted on a support arm 42 of a support means 40. On the other hand, the free ends of the ring segments 37 are each provided with a ring eyelet 39, through which a locking bolt 36 can be plugged into a tight closure of the sleeve holder 34.
  • the closed position of the sleeve holder 34 is in FIG. 3 shown.
  • the sleeve holder 34 is pivotally mounted via the pivot joint 35 at a free end of the support arm 42.
  • the support arm 42 is horizontally displaceable or telescopically mounted in a receptacle 46, which in turn on a bar-shaped Base support 44 of the support means 40 is attached.
  • the sleeve-shaped receptacle 46 for the support arm 42 is stiffened by means of support beams 45 on the base support 44.
  • bolt-shaped fastening elements 48 are arranged on the base support 44.
  • the sleeve holder 34 can be moved axially with the guide sleeve 32 and retracted, as in FIG. 3 is shown.
  • the sleeve holder 34 can be unlocked by removing the locking bolt 36 from the two locking lugs 39 of the two ring segments 37.
  • the two semicircular guide segments 38 can be opened around the pivot joint 35 around. This facilitates maintenance and installation work and, if necessary, allows necessary access to the guided drilling tool.
  • the attachment of the drilling guide 30 according to the invention to the carrier device 12 is schematically in connection with the FIGS. 7 and 8th clarified.
  • the drilling guide 30 is connected to a in FIG. 7 only partially illustrated side members 17 of a crawler trawler 16 attached to the undercarriage 14.
  • the longitudinal member 17 of the crawler trawler 16 is fixed in a basically known manner to preferably extendable cross members 13 which are slidably mounted in the undercarriage 14.
  • the drill guide 30 is retracted as far as possible into the support means 40. After the mechanical locking, a hydraulic supply of the actuating cylinder 50 is likewise established via a corresponding hydraulic connection device on the longitudinal member 17 of the crawler trawler 16. Then, the drill guide 30 can be extended via the actuating cylinder 50 in an operating position.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrung im Boden, mit einem Trägergerät, welches einen Unterwagen und einen Oberwagen aufweist, welcher drehbar auf dem Unterwagen gelagert ist, einem Mast, welcher an dem Oberwagen des Trägergeräts angebracht ist, und einem Bohrwerkzeug, welches zum Erstellen der Bohrung drehend antreibbar und entlang des Mastes verfahrbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrgerät, welches ein Trägergerät mit einem Unterwagen und einem Oberwagen, welcher drehbar auf dem Unterwagen gelagert ist, und einen Mast aufweist, welcher an dem Oberwagen des Trägergeräts angebracht ist, wobei ein Bohrwerkzeug drehend angetrieben und entlang des Mastes verfahren wird, wobei im Boden die Bohrung erstellt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Ein derartiges Bohrgerät ist etwa aus der EP 1 849 918 A1 bekannt. Insbesondere bei längeren Bohrwerkzeugen, etwa Endlosschneckenbohrern, kann in einem unteren Bereich des Mastes eine zusätzliche Bohrführung vorgesehen sein.
  • Derartige Bohrgeräte werden beispielsweise zum Erstellen von Bohrungen eingesetzt, in welchen ein Gründungselement, etwa ein Bohrpfahl erstellt wird.
  • Es ist weiterhin bekannt, eine Vielzahl von Bohrungen und darin ausgebildeten Bohrpfählen in einer Reihe nebeneinander auszubilden, um eine sogenannte Bohrpfahlwand zu erstellen. Hierbei ist eine exakte Anordnung der einzelnen Bohrungen und Bohrpfähle zueinander erforderlich. Um dies zu erreichen, werden sogenannte Bohrschablonen am Boden angebracht. Diese Bohraschablonen dienen als Anbohrführungen zum exakten Ausrichten des Bohrgerätes und Positionieren des Bohrwerkzeugs. Diese Bohrschablonen können vorbetoniert werden. Alternativ können auch transportable Bohrschablonen vorgesehen sein, welche in den Boden eingebracht werden. Derartige Bohrschablonen sind beispielsweise aus der US 6,394,709 B1 , der JP 2000/319881 A oder der CN 10-0989853 A bekannt. Das Ausbilden von Bohrschablonen im Boden ist zeit- und kostenaufwändig.
  • Zum Eindrehen von Stützrohren ist es bekannt, in Frontbereichen von Bohrgeräten zusätzlich sogenannte Verrohrungsmaschinen vorzusehen. Diese Verrohrungsmaschinen weisen Spannklemmen zum drehfesten Einspannen eines Stützrohres auf. Durch einen Drehantrieb der Verrohrungsmaschine können die eingespannten Stützrohre mittels der Spannklemmen in den Boden eingedreht werden. Diese Stützrohre können dann als Führung für ein einzusetzendes Bohrwerkzeug dienen, um das Bodenmaterial innerhalb des Stützrohres auszubohren. Ein derartiges Bohrgerät mit einer Verrohrungsmaschine geht beispielsweise aus der EP 0 351 694 A2 hervor. Aus der JP 2000/178971 A ist eine Verrohrungsmaschine bekannt, welche zur Abstützung des aufzubringenden Drehmoments seitlich an einem Bohrgerät befestigt ist.
  • Die DE 39 19 824 A1 lehrt ein Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Oberwagen und einem Unterwagen, wobei an dem Unterwagen mittels eines Verbindungsgliedes der Mast mit Bohrantrieb und Bohrwerkzeug über eine Bohrzentrierung in den Boden eingebracht werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrgerät und ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden anzugeben, mit welchen eine Bohrung besonders positionsgenau und in effizienter Weise hergestellt werden können.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Bohrgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Unterwagen des Trägerfahrzeugs eine Bohrführung angebracht ist, welche eine Führungshülse mit einem Innendurchmesser aufweist, welcher zum führenden Hindurchgleiten des Bohrwerkzeugs ausgebildet ist, wobei die Führungshülse versetzt zu einer Längsachse des Unterwagens angeordnet ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, zum positionsgenauen Erstellen von Bohrungen keine separate Bohrschablone vorausgehend in den Boden anzubringen. Vielmehr ist es nach der Erfindung vorgesehen, beabstandet von dem Mast und dem drehbaren Oberwagen an dem Unterwagen des Bohrgeräts, also dem Fahrgestell, eine Bohrführung mit einer Bohrhülse vorzusehen. Dabei wird zunächst das Bohrgerät mit dem relativ steifen Unterwagen so positioniert, dass die Führungshülse entsprechend einer Bohrschablone die gewünschte Position aufweist. Sodann wird der Oberwagen mit dem Mast, welcher aufgrund seiner Höhe und einer gewünschten möglichst leichten Bauweise im Betrieb Auslenkungen unterworfen ist, zu der Führungshülse verschwenkt und derart verstellt, dass eine Mittenachse der Führungshülse koaxial zur Bohrachse des Bohrwerkzeuges ausgerichtet ist. Das Bohrwerkzeug kann sodann in Drehung versetzt und durch die Führungshülse zum Erstellen des Bohrlochs hindurchgeführt werden. Die Bohrführung mit der Führungshülse an dem steifen Unterwagen sorgt so für eine exakte Führung im Bohrbetrieb.
  • Gemäß der Erfindung ist dabei die Bohrführung mit der Führungshülse seitlich versetzt zu einer Längsachse des Unterwagens angeordnet. Gemäß der Erfindung ist der seitliche Versatz derart, dass die Führungshülse seitlich beabstandet zum Unterwagen ist. Somit kann also die Führungshülse etwa zum Erstellen einer Bohrpfahlwand entlang einer Anordnungslinie verfahren werden, ohne dass der Unterwagen unmittelbar den Bereich der Bohrungen überrollt.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine Mittenachse der Führungshülse auf einem Drehkreis der Bohrachse des Bohrwerkzeugs bei einem Verdrehen des Oberwagens gegenüber dem Unterwagen liegt. Auf diese Weise kann das Bohrwerkzeug durch ein einfaches Verdrehen oder Verschwenken des Oberwagens gegenüber dem Unterwagen in eine koaxiale Position zur Führungshülse gebracht werden. An dem Mast kann über eine entsprechende Verstellkinematik auch eine gewisse Axialverstellung des Mastes gegenüber dem Oberwagen durchgeführt werden. Es ergibt sich so ein breiterer Drehkreisbereich, in welchem die Führungshülse an dem Unterwagen angeordnet werden kann.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Bohrführung nahe am Boden, jedoch beabstandet dazu angeordnet ist. Eine Anordnung nahe am Boden erlaubt eine besonders gute Justierung. Die Bohrführung ist dabei beabstandet zum Boden, so dass diese ohne weiteres mit dem Bohrgerät verfahren werden kann. Dies erlaubt ein effizientes Erstellen mehrerer Bohrungen.
  • Grundsätzlich kann die Bohrführung an jeder geeigneten Stelle am Unterwagen angebracht sein. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Führungshülse mittels mindestens einer Trägereinrichtung an einer Längsseite des Unterwagens lösbar angebracht ist. Die Trägereinrichtung kann dabei aus Stahlträgern aufgebaut sein und vorzugsweise eine möglichst große Steifigkeit aufweisen. Die Trägereinrichtung kann am Fahrgestell, am unteren Bereich des Drehkranzes oder unmittelbar an einer speziellen Befestigungseinrichtung eines Fahrschiffes bei einem Raupenfahrwerk angebracht werden. Die Anbringung ist vorzugsweise mittels Bolzen und/oder Schrauben verwirklicht, so dass ein einfaches Lösen der Trägereinrichtung ermöglicht ist. Die Bohrführung selbst kann lösbar an der Trägereinrichtung befestigt sein.
  • Bei der Verwendung verschiedener Typen von Bohrwerkzeugen oder Bohrwerkzeuge mit unterschiedlichen Außendurchmessern ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass die Führungshülse einen äußeren Hülsenhalter aufweist, in welcher lösbar mindestens ein Adapterelement gehalten ist, welches an einen vorgesehenen Bohrungsdurchmesser anpassbar ist. Das Adapterelement kann dabei eine entsprechende Hülse oder Schalenelemente einer Hülse sein, welche lösbar in einem ringförmigen Hülsenhalter anbringbar sind. Der Innendurchmesser der Führungshülse ist dabei so auf den Außendurchmesser des Bohrwerkzeuges abgestimmt, dass zumindest bei der einleitenden Bohrung eine hinreichende Spielpassung gebildet ist.
  • Grundsätzlich kann die Führungshülse einteilig ausgebildet sein. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, dass die Führungshülse aufklappbar mit mindestens zwei Führungssegmenten ausgebildet ist. Die Führungshülse kann dabei aus zwei oder mehr schalenförmigen Führungssegmenten gebildet sein. Somit kann zu Wartungs- oder Reparaturzwecken die Führungshülse aufgeklappt und gegebenenfalls einfach gewartet werden.
  • Eine besonders gute Flexibilität im Betrieb wird gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erreicht, dass die Führungshülse an der Trägereinrichtung verstellbar, insbesondere schwenkbar angelenkt ist. Damit kann eine Justierung der Führungshülse nicht allein durch ein Verfahren des Bohrgerätes sondern auch durch entsprechende Stelleinrichtungen erfolgen. Es kann eine lineare Verstellung in der Horizontalebene oder auch ein Verschwenken um eine im Wesentlichen vertikal gerichtete Schwenkachse ermöglicht sein.
  • Eine weitere Verbesserung der Verstellbarkeit wird nach einer Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielt, dass die Trägereinrichtung mindestens einen Trägerarm aufweist, welcher teleskopierbar ausgebildet ist. Damit kann ein seitlicher Abstand der Führungshülse gegenüber dem Unterwagen effizient eingestellt werden.
  • Ein Verstellen der Führungshülse kann grundsätzlich manuell oder durch geeignete Antriebe erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass mindestens ein Stellzylinder vorgesehen ist, mit welchem die Führungshülse gegenüber der Trägereinrichtung verstellbar ist.
  • Dabei ist es nach der Erfindung besonders zweckmäßig, dass zwei Stellzylinder angeordnet sind, mit welchen eine teilbare Führungshülse aufschwenkbar und schließbar ist. Die Führungshülse kann beispielsweise nach Entfernen eines Verriegelungsbolzens über die seitlich angelenkten und horizontal gerichteten Stellzylinder aufgeschwenkt werden. Ist die Führungshülse verriegelt, können die seitlichen Stellzylinder zu einem Verschwenken der Führungshülse gegenüber einer vertikalen Schwenkachse eingesetzt werden.
  • Für ein besonders genaues Justieren der durchzuführenden Bohrung besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin, dass mindestens eine GPS-Einheit vorgesehen ist, mit welcher eine Lage der Führungshülse bestimmbar ist. Die GPS-Einheit weist dabei eine oder mehrere GPS-Antennen auf, mit welcher eine exakte Positionsbestimmung des Bohrgerätes und damit auch der Führungshülse erfolgen kann. Der Fahrer des Bohrgerätes verändert solange die Position des Bohrgerätes, bis mittels des GPS-Systems die Führungshülse exakt die gewünschte Position eingenommen hat. Sodann kann der Oberwagen mit dem Bohrwerkzeug verschwenkt werden, so dass das Bohrwerkzeug unter Führung der Führungshülse in den Boden zum Einbringen des Bohrlochs verfahren werden kann. Grundsätzlich kann eine Justierung des Bohrgerätes und damit der Führungshülse auch durch jede andere geeignete Positioniereinrichtung erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug durch eine Bohrführung geführt wird, welche an dem Unterwagen versetzt zu einer Längsachse des Unterwagens des Bohrgeräts angebracht ist, wobei die Bohrführung eine Führungshülse aufweist, durch welche das Bohrwerkzeug führend hindurchgleitet.
  • Das Verfahren ist insbesondere mit dem zuvor beschriebenen Bohrgerät ausführbar. Es können die damit beschriebenen Vorteile erzielt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass in der Bohrung ein Gründungselement erstellt wird. Das Gründungselement kann insbesondere durch Einbringen einer aushärtbaren Masse und/oder eines Stabelementes erfolgen. Vorzugsweise wird in der Bohrung ein sogenannter Bohrpfahl erstellt, wobei beim Ziehen des Bohrwerkzeugs das Bohrloch mit der aushärtbaren Masse, insbesondere Beton, verfüllt wird. Zusätzlich können ein Bewehrungskorb und/oder ein oder mehrere Bewehrungsträger mit eingesetzt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Bohrungen erstellt werden, welche entlang einer Anordnungslinie angeordnet sind, und dass der Unterwagen des Bohrgeräts parallel zur Anordnungslinie ausgerichtet und verfahren wird. Das Bohrgerät kann dabei in einer vorgegebenen Schrittfolge parallel zur Anordnungslinie verfahren werden. Über ein GPS-System oder ein sonstiges Messsystem kann der jeweils notwendige Abstand zwischen zwei benachbarten Bohrungen ermittelt werden, wobei das Bohrgerät entsprechend gesteuert wird.
  • Besonders bevorzugt und vorteilhaft ist es dabei, dass mehrere Bohrungen überschneidend erstellt werden, wobei eine Bohrpfahlwand gebildet wird. Dabei werden zunächst eine erste Anzahl von Primärbohrungen erstellt und verfüllt, welche zueinander beabstandet sind. Dabei werden zunächst sogenannte Primärbohrpfähle hergestellt. Der jeweilige Abstand der benachbarten Primärbohrpfähle ist dabei kleiner als der Durchmesser des Bohrpfahls, insbesondere der zu erstellenden Sekundärbohrpfähle. Die Sekundär-Bohrpfähle werden dabei so erstellt, dass Sekundärbohrungen definiert zwischen den zuvor eingebrachten Primärbohrungen mit den darin erstellten Primärbohrpfählen überschneidend eingebracht werden. Auf diese Weise überschneiden sich auch die Primärbohrpfähle und die Sekundärbohrpfähle, so dass eine seitlich geschlossene Bohrpfahlwand erstellt wird. Eine derartige Bohrpfahlwand kann als Stützwand oder als Dichtwand etwa bei einer Baugrubenumschließung eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Teil-Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrgeräts;
    Fig. 2:
    eine Draufsicht auf das Bohrgerät von Fig. 2;
    Fig. 3:
    eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bohrführung in einem geschlossenen Zustand;
    Fig. 4:
    eine Draufsicht auf die Bohrführung auf Fig. 3 beim Öffnen,
    Fig. 5:
    eine Draufsicht auf die Bohrführung beim Verschwenken;
    Fig. 6:
    eine Seitenansicht der Bohrführung der Figuren 3 bis 5;
    Fig. 7:
    eine perspektivische Darstellung zur Befestigung der Bohrführung; und
    Fig. 8:
    eine Seitenansicht der Bohrführung beim Befestigen.
  • Ein erfindungsgemäßes Bohrgerät 10 mit einem fahrbaren Trägergerät 12 ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Das Trägergerät 12 weist einen Unterwagen 14 mit zwei seitlichen Raupenfahrschiffen 16 auf. Auf dem Unterwagen 14 ist ein Oberwagen 18 drehbar gelagert. An einer Vorderseite des Oberwagens 18 ist ein vertikaler Mast 20 angeordnet und über Nackenzylinder 22 verkippbar angelenkt.
  • Entlang des Mastes 20 ist ein nicht dargestellter Drehantrieb verstellbar gelagert. Über den Drehantrieb wird ein schematisch angedeutetes Bohrwerkzeug 26 drehend angetrieben und vertikal nach unten zum Erstellen der Bohrung in den Boden eingefahren. Der Oberwagen 18 ist gegenüber dem Unterwagen 14 verdrehbar, so dass er gegenüber einer Längsachse 15 zum Unterwagen 14 eine verdrehte Position einnehmen kann. In den Figuren 1 und 2 weist der Oberwagen 18 vorzugsweise eine Verdrehung von 90° gegenüber dem Unterwagen 14 mit der Längsachse 15 auf. Zum Einbringen einer Vielzahl von Bohrungen und zum Erstellen von Gründungselementen 5 entlang einer Anordnungslinie 3 kann der Unterwagen 14 mit seiner Längsachse 15 parallel zur Anordnungslinie 3 positioniert und verfahren werden.
  • Zum positionsgenauen Einbringen des Bohrwerkzeugs 26 in den Boden ist an einem Raupenfahrschiff 16 des Unterwagens 14 eine Bohrführung 30 angebracht. Die Bohrführung 30 ist mit Stellzylindern 50 versehen, deren Funktion nachfolgend näher beschrieben wird.
  • Der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bohrführung 30 wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 6 erläutert. Die Bohrführung 30 weist eine Führungshülse 32 auf, welche aus zwei zylinderhalbschalenförmigen Führungssegmenten 38 aufgebaut ist. Die Führungshülse 32 ist in einem ringförmigen Hülsenhalter 34 lösbar angebracht. Ein Innendurchmesser der Führungshülse 32 ist passend zum Außendurchmesser des jeweils eingesetzten Bohrwerkzeuges 26 ausgebildet, so dass eine exakte Führung des Bohrwerkzeuges 26 beim drehenden Antrieb und axialen Verfahren gewährleistet ist. Zur Anpassung an einen geänderten Außendurchmesser des Bohrwerkzeuges 26 können die Führungssegmente 38 in den Hülsenhalter 34 gelöst und durch passende Führungssegmente 38 ersetzt werden.
  • Der ringförmige Hülsenhalter 34 ist selbst aus zwei halbkreisförmigen Ringsegmenten 37 aufgebaut. Diese Ringsegmente 37 sind einerseits über ein Schwenkgelenk 35 schwenkbar miteinander verbunden und an einem Trägerarm 42 einer Trageinrichtung 40 gelagert. Andererseits sind die freien Enden der Ringsegmente 37 jeweils mit einer Ringöse 39 versehen, durch welche zu einem festen Verschließen des Hülsenhalters 34 ein Riegelbolzen 36 steckbar ist. Die geschlossene Position des Hülsenhalters 34 ist in Figur 3 dargestellt.
  • Der Hülsenhalter 34 ist über das Schwenkgelenk 35 an einem freien Ende des Trägerarms 42 verschwenkbar gelagert. Der Trägerarm 42 ist horizontal verschiebbar oder teleskopierbar in einer Aufnahme 46 gelagert, welche wiederum an einem balkenförmigen Grundträger 44 der Trägereinrichtung 40 befestigt ist. Zusätzlich ist die hülsenförmige Aufnahme 46 für den Trägerarm 42 mittels Stützträgern 45 am Grundträger 44 versteift. Zur Befestigung an dem Unterwagen 14 des Trägergerätes 12 sind an dem Grundträger 44 bolzenförmige Befestigungselemente 48 angeordnet. Über die beiden seitlichen Stellzylinder 50, welche sich zwischen dem Hülsenhalter 34 einerseits und dem Grundträger 44 andererseits erstrecken, kann der Hülsenhalter 34 mit der Führungshülse 32 axial aus- und eingefahren werden, wie in Figur 3 dargestellt ist.
  • Gemäß Figur 4 kann der Hülsenhalter 34 durch Entfernen des Riegelbolzens 36 aus den beiden Riegelösen 39 der beiden Ringsegmente 37 entriegelt werden. Durch entsprechendes Einfahren der beiden seitlichen hydraulischen Stellzylinder 50 können die beiden halbkreisförmigen Führungssegmente 38 um das Schwenkgelenk 35 herum aufgeklappt werden. Dies erleichtert Wartungs- und Montagearbeiten und ermöglicht gegebenenfalls einen notwendigen Zugang zum geführten Bohrwerkzeug.
  • Durch entsprechendes Ausfahren der beiden Stellzylinder 50 kann der Hülsenhalter 34 wieder geschlossen und durch Einsetzen des Riegelbolzens 36 wieder verriegelt werden, wie in Figur 5 dargestellt ist. Durch asymmetrisches oder gegengleiches Betätigen der beiden seitlichen Stellzylinder 50 kann in dieser verriegelten Betriebsposition der Hülsenhalter 34 mit einem gewissen Schwenkwinkel um das Schwenkgelenk 35 am Trägerarm 42 verschwenkt werden, wie in abgeschwächter Linienstärke in Figur 5 angedeutet ist. Der seitliche Aufbau der Bohrführung 30 mit dem Hülsenhalter 34 für die Führungshülse 32 sowie der dazugehörigen Mittenachse 33 ist anschaulich in Figur 6 gezeigt. Die Trägereinrichtung 40 ist als eine Schweißkonstruktion mit dem massiven Grundträger 44 und mehreren Stützträgern 45 ausgebildet, auf welchen die eigentliche Bohrführung 30 gelagert ist.
  • Die Befestigung der erfindungsgemäßen Bohrführung 30 an dem Trägergerät 12 wird schematisch im Zusammenhang mit den Figuren 7 und 8 verdeutlicht. Über die Trägereinrichtung 40 wird die Bohrführung 30 an einem in Figur 7 nur teilweise dargestellten Längsträger 17 eines Raupenfahrschiffes 16 am Unterwagen 14 befestigt. Der Längsträger 17 des Raupenfahrschiffes 16 ist in grundsätzlich bekannter Weise an vorzugsweise ausfahrbaren Querträgern 13 befestigt, welche verschiebbar in dem Unterwagen 14 gelagert sind.
  • Über die bolzenförmigen und quer gerichteten Befestigungselemente 48 am Grundträger 44 der Trägereinrichtung 40 kann diese seitlich an dem Längsträger 17 des Raupenfahrschiffes 16 eingehängt und verriegelt werden. Während der Montage der Trägereinrichtung 40 ist die Bohrführung 30 in die Trägereinrichtung 40 soweit wie möglich eingefahren. Nach dem mechanischen Verriegeln wird eine Hydraulikversorgung der Stellzylinder 50 ebenfalls über eine entsprechende Hydraulikverbindungseinrichtung an dem Längsträger 17 des Raupenfahrschiffes 16 aufgebaut. Sodann kann die Bohrführung 30 über die Stellzylinder 50 in eine Betriebsposition ausgefahren werden.

Claims (15)

  1. Bohrgerät zum Erstellen einer Bohrung im Boden, mit
    - einem Trägergerät (12), welches einen Unterwagen (14) und einen Oberwagen (18) aufweist, welcher drehbar auf dem Unterwagen (14) gelagert ist,
    - einem Mast (20), welcher an dem Oberwagen (18) des Trägergeräts (12) angebracht ist, und
    - einem Bohrwerkzeug (26), welches zum Erstellen der Bohrung drehend antreibbar und entlang des Mastes (20) verfahrbar ist, wobei an dem Unterwagen (14) des Trägerfahrzeugs (12) eine Bohrführung (30) angebracht ist, welche eine Führungshülse (32) mit einem Innendurchmesser aufweist, welcher zum führenden Hindurchgleiten des Bohrwerkzeugs (26) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Bohrführung (30) eine Trägereinrichtung (40) aufweist, welche als steifes Element ausgebildet ist,
    - dass die Führungshülse (32) seitlich versetzt zu einer Längsachse (15) des Unterwagens (14) und seitlich beabstandet zum Unterwagen angeordnet ist und
    - dass die Trägereinrichtung (40) unmittelbar an einer Befestigungseinrichtung eines Fahrschiffes (16) bei einem Raupenfahrwerk angebracht ist.
  2. Bohrgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Mittenachse (33) der Führungshülse (32) auf einem Drehkreis der Bohrachse des Bohrwerkzeugs (26) bei einem Verdrehen des Oberwagens (18) gegenüber dem Unterwagen (14) liegt.
  3. Bohrgerät nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bohrführung (30) nahe am Boden, jedoch beabstandet dazu angeordnet ist.
  4. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungshülse (32) mittels einer Trägereinrichtung (40) an einer Längsseite des Unterwagens (14) lösbar angebracht ist.
  5. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungshülse (32) einen äußeren Hülsenhalter (34) aufweist, in welchem lösbar mindestens ein Adapterelement gehalten ist, welches an einen vorgesehenen Bohrungsdurchmesser anpassbar ist.
  6. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungshülse (32) aufklappbar mit mindestens zwei Führungssegmenten (38) ausgebildet ist.
  7. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungshülse (32) an der Trägereinrichtung (40) verstellbar, insbesondere schwenkbar angelenkt ist.
  8. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Trägereinrichtung (40) mindestens einen Trägerarm (42) aufweist, welcher teleskopierbar ausgebildet ist.
  9. Bohrgerät nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Stellzylinder (50) vorgesehen ist, mit welcher die Führungshülse (32) gegenüber der Trägereinrichtung (40) verstellbar ist.
  10. Bohrgerät nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwei Stellzylinder (50) angeordnet sind, mit welcher eine teilbare Führungshülse (32) aufschwenkbar und schließbar ist.
  11. Bohrgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine GPS-Einheit vorgesehen ist, mit welcher eine Lage der Führungshülse (32) bestimmbar ist.
  12. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrgerät (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    welches ein Trägergerät (12) mit einem Unterwagen (14) und einem Oberwagen (18) aufweist, welcher drehbar auf dem Unterwagen (14) gelagert ist, und mit einem Mast (20), welcher an dem Oberwagen (18) des Trägergeräts (12) angebracht ist, wobei ein Bohrwerkzeug (26) drehend angetrieben und entlang des Mastes (20) verfahren wird, wobei im Boden die Bohrung erstellt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Bohrwerkzeug (26) durch eine Bohrführung (30) geführt wird, welche an dem Unterwagen (14) seitlich versetzt zu einer Längsachse (15) des Unterwagens (14) des Bohrgeräts (10) und seitlich beabstandet zum Unterwagen angebracht ist, wobei die Bohrführung (30) eine Führungshülse (32) aufweist, durch welche das Bohrwerkzeug (26) führend hindurchgleitet wird,
    dass die Bohrführung (20) eine Trägereinrichtung (40) aufweist, welche als steifes Element ausgebildet ist, und
    dass die Trägereinrichtung (40) unmittelbar an einer Befestigungseinrichtung eines Fahrschiffes (16) bei einem Raupenfahrwerk angebracht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Bohrung ein Gründungselement (5) erstellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Bohrungen erstellt werden, welche entlang einer Anordnungslinie (3) angeordnet sind, und
    dass der Unterwagen (14) des Bohrgeräts (10) parallel zur Anordnungslinie (3) ausgerichtet und verfahren wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Bohrungen überschneidend erstellt werden, wobei eine Bohrpfahlwand gebildet wird.
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