EP3533932A1 - Verfahren und system zum erstellen eines gründungselementes im boden - Google Patents

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EP3533932A1
EP3533932A1 EP18159364.1A EP18159364A EP3533932A1 EP 3533932 A1 EP3533932 A1 EP 3533932A1 EP 18159364 A EP18159364 A EP 18159364A EP 3533932 A1 EP3533932 A1 EP 3533932A1
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EP
European Patent Office
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soil
control
evaluation unit
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determined
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EP18159364.1A
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EP3533932B1 (de
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Hans Regler
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
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Priority to JP2020545728A priority patent/JP7317844B2/ja
Priority to US16/976,033 priority patent/US12104342B2/en
Priority to KR1020207027467A priority patent/KR20200124717A/ko
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/22—Placing by screwing down
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a foundation element in the ground by means of a construction device, wherein by means of a machining tool a hole in the ground is formed, in which the foundation element is created, wherein by means of a control and evaluation depending on a processing depth at least one operating size of the construction equipment is detected, which changes depending on a soil condition, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a system for creating a foundation element in the ground with a construction device, wherein a hole in the ground is formed by means of a tillage tool, in which the foundation element is created, wherein by means of a control and evaluation depending on a processing depth at least one operating size of the Building equipment is detected, which changes depending on a soil condition, according to the preamble of claim 12th
  • a soil profile is usually created for the ground.
  • the soil profile indicates which structure, in particular layer structure, the ground has. Knowing the soil profile of the subsoil is important in several ways. On the one hand depends on the soil profile, the sustainability of the subsoil, which has a significant impact on the design of the foundation elements. On the other hand, the soil profile is also essential from an economic point of view, since it is determined by the structure of the soil, how complex the Creation of a foundation element is. Thus, for example, the creation of a bored pile in a building ground with a large proportion of rock material due to the lower propulsion and higher tool wear more expensive than the creation of a bored pile in a ground with sand, gravel, and / or clay layers.
  • test bores are carried out on a subsoil, depending on the size, in order to determine, for example on the basis of cores, with which soil profile the subsoil is constructed.
  • a soil profile may vary widely even in a localized area. Usually, these fluctuations are that changes in thickness of the individual soil layers occur and possibly also changes a rocky horizon.
  • the invention has for its object to provide a method and a system for creating a foundation element in the ground, with which a layer structure of the soil can be determined particularly accurately for a foundation element.
  • the inventive method is characterized in that in the control and evaluation an expected soil profile is entered, which is a Layer structure of the soil with soil layers of different soil conditions indicates, and that is set by the control and evaluation unit, the detected, at least one farm size with the entered soil profile in order to determine the processing depth at which a transition between soil layers of different soil condition is present.
  • a basic idea of the invention is to consider a soil profile created for the ground during the determination of the soil type during the cultivation of a soil.
  • a pre-created soil profile indicates the sequence of different soil layers of different materials and with different strengths and capacities.
  • the invention is based on the finding that a soil profile on a ground can be subject to locally strong fluctuations, but these fluctuations essentially relate to a thickness or a depth level of the soil layers, while the number and sequence of soil layers remains unchanged.
  • an operating variable or an operating parameter is detected, which may be, for example, the torque or a power of the hydraulic drive. This farm size is correlated with the first soil layer of the soil profile.
  • first processing depth If, at a certain first processing depth, a significant change in the size of the enterprise is detected, then this is due to knowledge of the invention due to a change in the soil layer.
  • This change at a first processing depth can then be determined as a first layer transition.
  • subsequent changes can then be determined according to the second, third and subsequent layer transitions at a given processing depth.
  • the actual soil profile can be determined at the site, wherein the individual layer transitions at predetermined depths may differ from the previously determined soil profile.
  • the previously determined soil profile is determined by one or more test bores at specific locations, from which an average soil profile is determined.
  • an expected value of the at least one operating variable is determined by the control and evaluation unit for each soil layer of the input soil profile. If the soil profile has, for example, first a clay layer and then a gravel layer, a value can be queried by the control and evaluation unit with regard to the operating variable to be measured, for example from a database which is to be expected in the case of this soil layer. Thus, it can also be verified by the control and evaluation unit that an actually processed soil layer coincides with the expected soil layer according to the predetermined soil profile. Thus, it is also possible to determine special cases in which one or more soil layers are dispensed with in relation to the entered desired soil profile at a processing location.
  • a current soil profile is generated by the control and evaluation unit for the processing location.
  • This current or actual soil profile can then be stored and also compared with the predetermined target soil profile, which has been determined in advance by test drilling.
  • the device operator has the option of specifying the current soil profile created in this way for the next pending processing as the desired soil profile.
  • a single operating variable or a single operating parameter can be used to determine the currently processed soil layer.
  • a driving speed at a given driving force can be detected as an operating variable.
  • a soil characteristic value can be determined, which can be assigned on the basis of stored values in a database of a specific soil type or soil layer.
  • the at least one operating variable is detected by means of at least one detection device on the construction equipment.
  • the detection device may in particular be a sensor which directly detects an operating variable, such as the rotational speed.
  • the detection devices can also work indirectly, wherein about the power consumption of a hydraulic rotary drive, a torque is calculated and determined.
  • the detection devices are connected via a wired or wireless connection with the control and evaluation unit.
  • the control and evaluation unit can be located directly on the construction equipment or in a control center, which is then in data connection via a corresponding connection to the construction equipment.
  • any suitable operating variable or operating parameters can be selected and used for the method according to the invention.
  • the at least one operating variable is selected from the following variables: torque, rotational speed, power, feed force, feed rate, acceleration, energy input, oscillations, sound, hydraulic pressure and / or hydraulic current.
  • a combination of a plurality of operating variables can also be selected so that a statement about the currently processed soil layer can be made by the control and evaluation unit with particularly great certainty.
  • the control and evaluation unit has a database in which operating variables and / or soil characteristics are stored for certain soil layers.
  • the database can already be specified when a construction equipment is delivered, or it can be installed by a central office during operation or provided with new or supplemented values and maintained.
  • on the part of the device driver or by the control and evaluation unit Even preferred data sets, that is preferred input variables for certain soil characteristics are stored, which have been created and determined for the respective processing location or for the respective device.
  • the database can thus represent an expert system, whereby also an automatic improvement and change of the stored data sets can be provided on the basis of a preferred self-learning logic of the control and evaluation unit.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in the fact that the control and evaluation unit determines and compares ground characteristic values which are stored for specific operating variables when ascertaining operating variables, a current ground value being determined. If, for example, the control and evaluation unit recognizes, by comparing the input variable, for example the torque, with a resulting output variable, ie an adjusting rotational speed of the drilling tool or the cutting wheel, that a bottom layer with changed strength and thus with a different soil working value is discussed Control and evaluation unit according to the currently determined soil characteristic or the current detected soil layer change the input variables. For example, when determining a rock layer, the speed and the feed force can be reduced in order to avoid excessive tool wear and to provide the best possible cutting or Abtrags discipline for the soil layer.
  • control and evaluation unit can change the input or operating variable according to the detected data record or display it to the device operator, for example, on a monitor.
  • the previous operating size can be created by a suitable operating parameter for the soil characteristic value. In this case, therefore, an applied torque would be changed after evaluation of the database depending on the detected soil characteristic value, which is assigned to a particular soil layer.
  • a soil profile is determined by the soil cultivation parameters via the processing depth or tunneling distance. and evaluation unit is determined and stored.
  • a soil characteristic of a particular soil type such as clay, sand, gravel, rocks, etc. are assigned, and this is preferably done taking into account the deposited soil profile.
  • these values and thus also a soil profile can be queried via the control and evaluation unit from a control center.
  • a construction equipment can not only be used for working the soil, but it can also be used as a probing or analysis tool for exploring a soil profile.
  • preferred operating variables are determined by the control and evaluation unit for the current soil profile over the processing depth and stored as a data record in the database.
  • a pattern data set for a hole at a construction site with the previously determined soil profile can be created, for example, up to a first depth a first torque and a first feed force, then at a second depth, from which a second layer of soil is given, a second Torque are stored with a second feed force and so on.
  • Such a record for a floor with a special soil profile can then be retrieved for further processing at the same site. It can be assumed that at a construction site, a soil profile rarely changes abruptly.
  • On the basis of the data of the first processing can be created so effectively the further processing, especially holes or slots, even by less experienced device operators.
  • the method according to the invention can be used in the various soil cultivation variants.
  • a particularly preferred variant of the method is that drilling is carried out with a drilling tool or milling with a trench cutter as tillage.
  • the drilling may be a continuous drilling, such as with an endless screw or a discontinuous drilling, such as a drilling bucket or with a simple auger.
  • the method according to the invention can also be used in double-head drilling, in which at least two rotary drive units are provided. It can be a first rotary drive unit may be provided for an internal drilling tool, while another rotary drive unit is arranged for an outboard drill pipe. Drilling in the ground also includes rock drilling, which can be done in an approximate vertical wall or even at the ceiling area in a tunnel, such as with anchor or HDI drilling.
  • a trench wall cutter When milling a trench wall cutter is preferably used with at least one pair, preferably two pairs of rotationally driven cutting wheels.
  • the milling of a milling slot can be carried out in a single-phase, two-phase or a CSM R process, in which a soil mortar mixture is produced in situ in the milling slot by the milling cutter. It can be provided one or more Fräsradantriebe.
  • the invention further comprises a system or installation for creating a foundation element in the ground, which is characterized in that in the control and evaluation an expected soil profile is entered, which indicates by a layer structure of the soil with soil layers of different soil properties, and that the detected, at least one operating variable can be correlated with the entered soil profile by the control and evaluation unit in order to determine the processing depth at which there is a transition between soil layers of different soil properties.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mittels eines Baugeräts, wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeuges ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird, wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welches sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingegeben wird, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem angegebenen Bodenprofil in Korrelation gesetzt wird, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheiten vorliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mittels eines Baugeräts, wobei mittels eines Bearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird, wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mit einem Baugerät, wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird, wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Bei der Erstellung von Gründungselementen, etwa von Gründungspfählen oder Schlitzwänden, bei größeren Bauvorhaben wird üblicherweise für den Baugrund ein Bodenprofil erstellt. Das Bodenprofil gibt dabei an, welchen Aufbau, insbesondere Schichtaufbau, der Baugrund aufweist. Eine Kenntnis des Bodenprofils des Baugrundes ist in mehrfacher Hinsicht wichtig. Zum einen hängt von dem Bodenprofil die Tragfähigkeit des Baugrundes ab, was einen wesentlichen Einfluss auf die Auslegung der Gründungselemente hat. Zum anderen ist das Bodenprofil auch aus wirtschaftlicher Sicht wesentlich, da durch den Aufbau des Bodens bestimmt wird, wie aufwändig die Erstellung eines Gründungselementes ist. So ist beispielsweise das Erstellen eines Bohrpfahles in einem Baugrund mit einem großen Anteil an Felsmaterial aufgrund des geringeren Vortriebs und des höheren Werkzeugverschleißes aufwändiger als die Erstellung eines Bohrpfahles in einem Baugrund mit Sand-, Kies-, und/oder Tonschichten.
  • Aus diesem Grund werden an einem Baugrund abhängig von der Größe eine oder mehrere Probebohrungen durchgeführt, um etwa anhand von Bohrkernen zu ermitteln, mit welchem Bodenprofil der Baugrund aufgebaut ist.
  • Abhängig von der Geologie des Baugrunds kann jedoch ein Bodenprofil selbst in einem örtlich begrenzten Bereich stark schwanken. Üblicherweise bestehen diese Schwankungen darin, dass Dickenänderungen der einzelnen Bodenschichten auftreten und sich gegebenenfalls auch ein Felshorizont ändert.
  • Aus der EP 1 942 247 B1 ist ein Verfahren zum Verdrängerbohren bekannt, bei dem das Drehmoment und die Eindringtiefe des Bohrstranges pro Umdrehung im Betrieb gemessen werden, um eine Aussage über die Tragfähigkeit des Bodens zu treffen. Dabei wird gelehrt, die Tragfähigkeit vorab durch Probebohrungen in Bodenschichten mit bekannten Eigenschaften durchzuführen, so dass mittels einer Zuordnungsvorschrift eine Tragfähigkeitskennzahl bei den gemessenen Betriebsparametern zugeordnet werden kann. In der Praxis kann eine exakte Zuordnung eines gemessenen Betriebsparameters zu einer bestimmten Tragfähigkeit problematisch und fehleranfällig sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden anzugeben, mit welchen für ein Gründungselement ein Schichtaufbau des Bodens besonders genau ermittelt werden kann.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingegeben wird, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation gesetzt wird, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.
  • Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, bei der Bestimmung der Bodenart während der Bearbeitung eines Bodens ein zum Baugrund erstelltes Bodenprofil zu berücksichtigen. Ein vorab erstelltes Bodenprofil gibt die Abfolge verschiedener Bodenschichten aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen Festigkeiten und Tragfähigkeiten an. Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass ein Bodenprofil an einem Baugrund örtlich starken Schwankungen unterworfen sein kann, wobei sich diese Schwankungen jedoch im Wesentlichen auf eine Dicke oder ein Tiefenniveau der Bodenschichten beziehen, während die Anzahl und Abfolge der Bodenschichten unverändert bleibt. Gemäß der Erfindung wird bei der Bearbeitung des Bodens eine Betriebsgröße oder ein Betriebsparameter erfasst, welcher beispielsweise das Drehmoment oder eine Leistung des hydraulischen Antriebs sein kann. Diese Betriebsgröße wird mit der ersten Bodenschicht des Bodenprofils in eine Korrelation gesetzt. Wird bei einer bestimmten ersten Bearbeitungstiefe dann eine signifikante Änderung der Betriebsgröße festgestellt, so ist dies nach Erkenntnis der Erfindung auf eine Änderung der Bodenschicht zurückzuführen. Diese Änderung bei einer ersten Bearbeitungstiefe kann dann als ein erster Schichtübergang festgestellt werden. Bei entsprechend nachfolgenden Änderungen können dann entsprechend der zweite, dritte und folgende Schichtübergänge bei einer gegebenen Bearbeitungstiefe festgestellt werden.
  • Für die Erstellung eines konkreten Gründungselementes kann so das am Erstellungsort tatsächliche Bodenprofil festgestellt werden, wobei sich die einzelnen Schichtübergänge bei vorgegebenen Tiefen von dem zuvor ermittelten Bodenprofil unterscheiden können. Üblicherweise wird das vorab ermittelte Bodenprofil durch eine oder mehrere Probebohrungen an bestimmten Stellen ermittelt, wobei hieraus ein Durchschnittsbodenprofil ermittelt wird. Durch die konkrete Feststellung eines tatsächlichen Bodenprofils an jedem Bearbeitungsort kann so eine zuverlässige Aussage über die Tragfähigkeit des Gründungselementes und auch über den tatsächlich notwendigen Aufwand zur Erstellung des Gründungselementes getroffen werden. Dies ermöglicht auch eine besonders korrekte und aufwandsabhängige Berechnung und Abrechnung eines Gründungselementes abhängig von den tatsächlich gegebenen Bodenverhältnissen.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit zu jeder Bodenschicht des eingegebenen Bodenprofils ein zu erwartender Wert der mindestens einen Betriebsgröße ermittelt wird. Weist das Bodenprofil beispielsweise zunächst eine Ton- und dann eine Kiesschicht auf, kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit hinsichtlich der zu messenden Betriebsgröße ein Wert etwa aus einer Datenbank abgefragt werden, welcher bei dieser Bodenschicht zu erwarten ist. So kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit auch verifiziert werden, dass eine tatsächlich bearbeitete Bodenschicht mit der zu erwartenden Bodenschicht gemäß dem vorgegebenen Bodenprofil übereinstimmt. So können auch Sonderfälle ermittelt werden, bei welchen an einem Bearbeitungsort ein oder mehrere Bodenschichten gegenüber dem eingegebenen Soll-Bodenprofil entfallen sind.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für den Bearbeitungsort ein aktuelles Bodenprofil erzeugt wird. Dieses aktuelle oder Ist-Bodenprofil kann dann abgespeichert und auch mit dem vorgegebenen Soll-Bodenprofil, welches vorab durch Probebohrungen ermittelt worden ist, abgeglichen werden. Der Gerätebediener hat dabei die Möglichkeit, das so erstellte aktuelle Bodenprofil für die nächste anstehende Bearbeitung als Soll-Bodenprofil vorzugeben.
  • Grundsätzlich kann gemäß der Erfindung lediglich eine einzelne Betriebsgröße oder ein einzelner Betriebsparameter zur Bestimmung der aktuell bearbeiteten Bodenschicht herangezogen werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass mehrere Betriebsgrößen erfasst werden und dass die mehreren Betriebsgrößen in Korrelation zueinander gesetzt werden, wobei ein Bodenkennwert für die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt wird. So kann beispielsweise nicht nur das Drehmoment bei einem Bohrwerkzeug, sondern auch eine Vortriebsgeschwindigkeit bei einer vorgegebenen Vortriebskraft als Betriebsgröße erfasst werden. Insbesondere durch die Kombination des Drehmomentes oder einer Drehzahl mit einer Vortriebsgeschwindigkeit oder einer Vortriebskraft kann eine noch bessere Aussage über die Beschaffenheit einer zu bearbeitenden Bodenschicht getroffen werden. Hieraus kann ein Bodenkennwert ermittelt werden, welcher anhand von abgespeicherten Werten in einer Datenbank einer bestimmten Bodenart oder Bodenschicht zugeordnet werden kann.
  • Zur Erfassung der entsprechenden Betriebsgrößen ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass die mindestens eine Betriebsgröße mittels mindestens einer Erfassungseinrichtung an dem Baugerät erfasst wird. Die Erfassungseinrichtung kann insbesondere ein Sensor sein, welcher eine Betriebsgröße, etwa die Drehzahl, unmittelbar erfasst. Die Erfassungseinrichtungen können jedoch auch indirekt arbeiten, wobei etwa über die Leistungsaufnahme eines hydraulischen Drehantriebes ein Drehmoment errechnet und bestimmt wird. Die Erfassungseinrichtungen sind über eine Draht- oder Funkverbindung mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann sich dabei unmittelbar am Baugerät oder in einer Zentrale befinden, welche dann über eine entsprechende Verbindung mit dem Baugerät in Datenverbindung steht.
  • Grundsätzlich kann jede geeignete Betriebsgröße oder Betriebsparameter für das erfindungsgemäße Verfahren ausgewählt und eingesetzt werden. Besonders aussagekräftig ist es nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die mindestens eine Betriebsgröße ausgewählt ist aus den Größen Drehmoment, Drehzahl, Leistung, Vorschubkraft, Vorschubgeschwindigkeit, Beschleunigung, Energieeintrag, Schwingungen, Schall, Hydraulikdruck und/oder Hydraulikstrom. Insbesondere kann auch eine Kombination von mehreren Betriebsgrößen ausgewählt werden, so dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit besonders großer Sicherheit eine Aussage über die momentan bearbeitete Bodenschicht getroffen werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit eine Datenbank aufweist, in der für bestimmte Bodenschichten Betriebsgrößen und/oder Bodenkennwerte abgespeichert werden. Die Datenbank kann bereits bei der Auslieferung eines Baugeräts vorgegeben sein oder im Betrieb von einer Zentrale aufgespielt oder mit neuen oder ergänzten Werten versehen und gepflegt werden. Weiterhin ist es nach einer Variante der Erfindung möglich, dass seitens des Gerätefahrers oder von der Steuer- und Auswerteeinheit selbst bevorzugte Datensätze, das heißt bevorzugte Eingangsgrößen für bestimmten Bodenkennwerte abgespeichert werden, die für den jeweiligen Bearbeitungsort oder für das jeweilige Gerät erstellt und ermittelt worden sind. Die Datenbank kann so ein Expertensystem darstellen, wobei auch eine automatische Verbesserung und Änderung der hinterlegten Datensätze aufgrund einer bevorzugten selbstlernenden Logik der Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen sein können.
  • Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit bei ermittelten Betriebsgrößen Bodenkennwerte, welche für bestimmten Betriebsgrößen abgespeichert sind, abgefragt und verglichen werden, wobei ein aktueller Bodenwert bestimmt wird. Erkennt beispielsweise die Steuer- und Auswerteeinheit durch einen Vergleich der Eingangsgröße, etwa des Drehmomentes, mit einer resultierenden Ausgangsgröße, also eine sich einstellenden Drehzahl des Bohrwerkzeuges oder des Fräsrades, dass eine Bodenschicht mit geänderter Festigkeit und damit mit einem anderen Bodenbearbeitungswert durchörtert wird, kann die Steuer- und Auswerteeinheit entsprechend dem aktuell ermittelten Bodenkennwert oder der aktuellen festgestellten Bodenschicht die Eingangsgrößen ändern. So kann etwa beim Feststellen einer Felsschicht die Drehzahl und die Vorschubkraft herabgesetzt werden, um einen übermäßigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden und möglichst optimale Schnitt- oder Abtragsbedingungen für die Bodenschicht vorzusehen. Wird ein Datensatz mit einem gleichen oder ähnlichen Bodenkennwert in der Datenbank ermittelt, so kann die Steuer- und Auswerteeinheit die Eingangs- oder Betriebsgröße entsprechend dem festgestellten Datensatz ändern oder dem Gerätefahrer beispielsweise an einem Monitor anzeigen. In einem Automatikmodus kann die bisherige Betriebsgröße durch eine geeignete Betriebsgröße für den Bodenkennwert erstellt werden. In diesem Fall würde also ein anliegendes Drehmoment abhängig von dem festgestellten Bodenkennwert, welcher einer bestimmten Bodenschicht zugeordnet ist, nach Auswertung der Datenbank geändert werden.
  • Insbesondere beim Durchörtern eines Bodens mit verschiedenen Bodenschichten ist es nach einer Verfahrensvariante der Erfindung vorteilhaft, dass anhand der bei der Bodenbearbeitung ermittelten Bodenkennwerte über die Bearbeitungstiefe oder Vortriebsstrecke ermittelten Bodenbearbeitungswerte ein Bodenprofil durch die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt und gespeichert wird. Dabei kann entsprechend hinterlegten Daten in der Datenbank einem Bodenkennwert eine bestimmte Bodenart, etwa Lehm, Sand, Kies, Gestein etc. zugeordnet werden, wobei dies vorzugsweise auch unter Berücksichtigung des hinterlegten Bodenprofils erfolgt. Über eine vorzugsweise vorhandene Datenfernverbindung können diese Werte und damit auch ein Bodenprofil über die Steuer- und Auswerteeinheit von einer Zentrale aus abgefragt werden. Damit kann ein Baugerät nicht nur zum Bearbeiten des Bodens verwendet werden, sondern es kann auch als ein Sondierungs- oder Analysewerkzeug zum Erkunden eines Bodenprofils eingesetzt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für das aktuelle Bodenprofil bevorzugte Betriebsgrößen über die Bearbeitungstiefe ermittelt und als ein Datensatz in der Datenbank hinterlegt werden. So kann beispielsweise ein Musterdatensatz für eine Bohrung an einer Baustelle mit dem vorab ermittelten Bodenprofil erstellt werden, wobei beispielsweise bis zu einer ersten Bohrtiefe ein erstes Drehmoment und eine erste Vorschubkraft, anschließend bei einer zweiten Bohrtiefe, ab welcher eine zweite Bodenschicht gegeben ist, ein zweites Drehmoment mit einer zweiten Vorschubkraft und so weiter abgespeichert werden. Ein derartiger Datensatz für einen Boden mit einem speziellen Bodenprofil kann dann für eine weitere Bearbeitung an der gleichen Baustelle abgerufen werden. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass sich an einer Baustelle ein Bodenprofil nur selten sprunghaft ändert. Anhand der Daten der ersten Bearbeitung können so effektiv die weitere Bearbeitung, insbesondere Bohrungen oder Schlitze, auch von weniger erfahrenen Geräteführern erstellt werden.
  • Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren bei den verschiedenen Bodenbearbeitungsvarianten einsetzbar. Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante besteht darin, dass als Bodenbearbeitung ein Bohren mit einem Bohrwerkzeug oder ein Fräsen mit einer Schlitzwandfräse durchgeführt wird. Das Bohren kann dabei ein kontinuierliches Bohren, etwa mit einer Endlosschnecke oder ein diskontinuierliches Bohren, etwa mit einem Bohreimer oder mit einer einfachen Bohrschnecke sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch beim Doppelkopfbohren einsetzbar, bei welchem mindestens zwei Drehantriebseinheiten vorgesehen sind. Dabei kann eine erste Drehantriebseinheit für ein innenliegendes Bohrwerkzeug vorgesehen sein, während eine weitere Drehantriebseinheit für ein außenliegendes Bohrrohr angeordnet ist. Bei einem Bohren in dem Boden ist auch ein Gesteinsbohren mitumfasst, welches etwa bei einem Anker- oder HDI-Bohren in eine etwa vertikale Wand oder sogar am Deckenbereich in einem Tunnel durchgeführt werden kann.
  • Beim Fräsen wird vorzugsweise eine Schlitzwandfräse mit mindestens einem Paar, vorzugsweise zwei Paaren von drehend angetriebenen Fräsrädern eingesetzt. Das Fräsen eines Frässchlitzes kann dabei in einem Einphasen-, Zweiphasen- oder einem CSMR-Verfahren durchgeführt werden, bei welchem in situ in dem Frässchlitz durch die Fräse eine Bodenmörtelmischung hergestellt wird. Es können ein oder mehrere Fräsradantriebe vorgesehen sein.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin ein System oder eine Anlage zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingebbar ist, welches durch einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation setzbar ist, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mittels eines Baugeräts,
    wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird,
    wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingegeben wird, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und
    dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation gesetzt wird um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit zu jeder Bodenschicht des eingegebenen Bodenprofils ein zu erwartender Wert der mindestens einen Betriebsgröße ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für den Bearbeitungsort ein aktuelles Bodenprofil erzeugt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Betriebsgrößen erfasst werden und
    dass die mehreren Betriebsgrößen in einer Korrelation zueinander gesetzt werden, wobei ein Bodenkennwert durch die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Betriebsgröße mittels mindestens einer Erfassungseinrichtung an dem Baugerät erfasst wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Betriebsgröße ausgewählt ist aus den Größen Drehmoment, Drehzahl, Leistung, Vorschubkraft, Vorschubgeschwindigkeit, Beschleunigung, Energieeintrag, Schwingungen, Schall, Hydraulikdruck und/oder Hydraulikstrom.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Steuer- und Auswerteeinheit eine Datenbank aufweist, in welcher für bestimmte Bodenschichten Betriebsgrößen und/oder Bodenkennwerte abgespeichert werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit bei ermittelten Betriebsgrößen Bodenkennwerte, welche für bestimmte Betriebsgrößen abgespeichert sind, abgefragt und verglichen werden, wobei ein aktueller Bodenkennwert bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass anhand der bei der Bodenbearbeitung ermittelten Bodenkennwerte ein Bodenprofil durch die Auswerte- und Steuereinheit ermittelt und gespeichert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für das aktuelle Bodenprofil bevorzugte Betriebsgrößen über die Bearbeitungstiefe ermittelt und als ein Datensatz in der Datenbank hinterlegt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Bodenbearbeitung ein Bohren mit einem Bohrwerkzeug eines Drehbohrgerätes oder ein Fräsen mit einer Schlitzwandfräse durchgeführt wird.
  12. System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mit einem Baugerät, wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird,
    wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingebbar ist, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und
    dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation setzbar ist, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.
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