EP3839147A1 - Method and device for producing a foundation element in the ground - Google Patents

Method and device for producing a foundation element in the ground Download PDF

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EP3839147A1
EP3839147A1 EP19218232.7A EP19218232A EP3839147A1 EP 3839147 A1 EP3839147 A1 EP 3839147A1 EP 19218232 A EP19218232 A EP 19218232A EP 3839147 A1 EP3839147 A1 EP 3839147A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foundation element
removal tool
ground
drilling
hole
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19218232.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Ried
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 Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Spezialtiefbau GmbH filed Critical Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority to EP19218232.7A priority Critical patent/EP3839147A1/en
Publication of EP3839147A1 publication Critical patent/EP3839147A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • E02D5/38—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00—Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/02—Handling of bulk concrete specially for foundation or hydraulic engineering purposes
    • E02D15/04—Placing concrete in mould-pipes, pile tubes, bore-holes or narrow shafts
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a foundation element in the ground, in which a hole is created in the ground, whereby soil material is crushed and removed by means of a removal tool, and a hardenable material is introduced into the hole to form the foundation element, according to the preamble of Claim 1.
  • the invention also relates to a device for creating a foundation element in the ground, with a driven removal tool, by which soil material can be crushed and removed, an electrical voltage source for generating an electrical voltage between the removal tool and an anode in the ground and a feed device for supplying a hardenable suspension into the hole for forming the foundation element according to the preamble of claim 11.
  • the drilling tool can have a drill pipe or a drilling bucket, which has a relatively large contact area with the surrounding drilling wall.
  • cohesive soils such as clay soils, which have an adhesive property
  • soil material adheres at least in part to an outside of the drilling tool and is torn out of the borehole wall.
  • the borehole wall and thus the foundation element to be created within the borehole can be impaired.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device with which a foundation element of particularly good quality, in particular with regard to the occurrence of undesirable inclusions in soil material, can be created.
  • the method according to the invention is characterized in that at least one electrode is provided in the ground and that at least when the removal tool is pulled out of the ground, the at least one electrode in the ground is connected as an anode to the removal tool by means of an electrical voltage source, which is connected as a cathode whereby a liquid film is formed between the cutting tool and a borehole wall.
  • the invention is based on the knowledge that undesirable inclusions of soil material, which are not mixed homogeneously with the hardenable material, in particular a suspension, can arise in particular when soil material is removed from the soil when the removal tool is withdrawn from the hole in the soil Hole wall is torn and immediately enters the curable material introduced.
  • the invention has recognized that the risk of such defects is higher, the higher the adhesion between the soil material and the removal tool.
  • the invention is based in particular on the knowledge that an adhesion behavior of the soil can be reduced by providing a liquid film between an outside of the removal tool and the adjoining hole wall.
  • this liquid film is brought about by an electroosmosis, in which an electrical voltage is generated between the soil and the removal tool by means of an electrical voltage source.
  • the removal tool which is typically made of a steel material, is connected as a cathode, while the surrounding soil, on the other hand, forms an anode.
  • material or suspensions that typically contain water or are water-based
  • electroosmosis occurs, in which water molecules from a suspension and the surrounding soil increasingly migrate to the cathode, i.e. to the removal tool, while ionized solids increasingly migrate to the anode.
  • an electrical voltage By applying such an electrical voltage to a removal tool according to the invention, at least when withdrawing it from the hole, a weakening of the borehole wall by adhering and tearing out soil material from the borehole wall and thus the risk of defects in the hardenable suspension can be reduced.
  • the application of an electrical voltage can also be applied when creating the borehole and when lowering the removal tool into the ground.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that a drilling tool is used as the removal tool, which is driven to rotate about a drilling axis.
  • the drilling axis is preferably directed essentially vertically.
  • the drilling tool comprises a drill pipe.
  • the drilling tool can be formed solely by the drill pipe or the drill pipe can also be provided as a support tube for a further drilling tool, for example a drill auger.
  • the outer drill pipe is preferably connected as a cathode in order to avoid loosening of soil material from the borehole wall at least when the drill pipe is withdrawn.
  • the foundation element is created as a bored pile with a substantially circular cross-section in the ground.
  • a trench wall cutter or a trench wall gripper is used as the removal tool.
  • foundation elements can also be produced which have a cross-section deviating from a circular shape.
  • the foundation element is created as a slotted wall segment with an essentially rectangular cross section.
  • the diaphragm wall segment can be created as part of a diaphragm wall, for example to support an excavation or as part of a cut-off wall, which is created, for example, for a groundwater barrier in the ground.
  • one or more electrode elements can be introduced into the soil in order to apply a voltage.
  • at least one metallic reinforcement element is introduced into the suspension that has not yet hardened in order to form the foundation element.
  • This metallic reinforcement element can in particular be a so-called reinforcement cage, which is formed at least partially from bars made of metal, in particular from a steel material.
  • At least two foundation elements are created in close proximity to one another, with a reinforcement element being connected in a first foundation element or an elongated metal element temporarily arranged therein in the first foundation element as the anode when the second foundation element is created .
  • a reinforcement element being connected in a first foundation element or an elongated metal element temporarily arranged therein in the first foundation element as the anode when the second foundation element is created .
  • corresponding electrode elements can also be inserted in further foundation elements so that these can be used as anode in addition to or as an alternative to the circuit.
  • the soil material removed can be completely discharged from the hole that has been created.
  • a hardenable suspension is then filled in in a so-called two-phase process, which suspension can harden to form the desired foundation element.
  • a particularly expedient variant of the method according to the invention consists in that the removed soil material is partially removed from the hole that has been created.
  • part of the soil material can remain in the hole and form part of the mass which hardens to form the foundation element.
  • the removed soil material remains at least partially in the soil and is mixed in situ to form the hardenable material.
  • a hardenable liquid can be introduced into the hole and mixed there with the removed soil material to form the hardenable suspension.
  • this is provided with a driven removal tool, by means of which ground material can be crushed and removed, an electrical voltage source for generating an electrical voltage between the removal tool and an anode in the ground and a feed device for supplying a hardenable suspension into the hole for forming the foundation element and a feed device for feeding a hardenable suspension into the hole for forming the foundation element.
  • the device has a drilling device.
  • the device can be formed entirely or at least in substantial parts by the drilling device itself.
  • the drilling device preferably has a carrier device with a mast, along which the removal tool is mounted so that it can be moved vertically and driven in rotation about a drilling axis.
  • the carrier device itself can have a mobile undercarriage and an uppercarriage rotatably mounted thereon, to which the mast is attached.
  • the drilling device has an endless worm, a drilling auger, a drilling bucket and / or a drill pipe as the removal tool.
  • other material-removing drilling tools can also be used.
  • the device according to the invention has a trench wall cutter or a trench wall gripper. These can be used to create diaphragm wall segments with a preferably angular cross-section.
  • the voltage source can preferably be a direct current voltage source, in particular a direct current generator or a direct current battery.
  • One or more 12-volt or 24-volt batteries can preferably be provided as the voltage source, which, depending on the soil conditions, can be connected to one another in a series or parallel circuit to generate a desired voltage and / or a desired current between the anode and the cathode to adjust.
  • the feed device can have a feed pump. This can feed material or suspension, in particular a self-hardening suspension, preferably a cement suspension, into the hole in the ground from a reservoir.
  • a feed pump This can feed material or suspension, in particular a self-hardening suspension, preferably a cement suspension, into the hole in the ground from a reservoir.
  • the figure shows a drilling device 10, which has a crawler chassis as an undercarriage 11 and an uppercarriage 12 rotatably mounted thereon having.
  • a substantially vertical mast 13 is articulated on the upper carriage 12, along which a drill drive 14 is movably guided.
  • a drill rod 28 is driven to rotate via the drill drive 14, and a removal tool 30 is attached to its lower end.
  • the removal tool 30 is designed as a cylindrical drilling bucket, through which a hole 3 with a hole wall 4 is created in the ground.
  • the hole 3 is preferably already filled with a suspension 8 as a hardenable material via a feed device 40 with a feed line 42 while the borehole is being created.
  • the suspension 8 can harden in the ground immediately or after the addition of further constituents after the hole 3 has been sunk to a final depth and after the removal tool 3 has been withdrawn to form a foundation element 5.
  • a plurality of foundation elements 5, in particular foundation piles for the foundation of a building, can preferably be created in the ground in close proximity to one another.
  • the device designed as a drilling device 10 is provided with an electrical voltage source 18.
  • One or more electrodes 20 are placed in the ground, which are connected to the electrical voltage source as an anode.
  • the voltage source 18 switches the removal tool 30 via a line in the drill rod 28 as a cathode. Due to the voltage developing in the soil between the anode and the cathode, a liquid film is generated around the removal tool 3, which reduces friction and adhesion of soil material in the borehole wall 4 with respect to the removal tool 30. In this way, after the hole 3 has been created, the removal tool 30 can be withdrawn from the hole 3 more easily and with less risk of soil material loosening from the borehole wall 4. This considerably reduces the risk of defects within the foundation element 5 due to loosened soil material.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, bei dem ein Loch in dem Boden erstellt wird, wobei mittels eines angetriebenen Abtragswerkzeugs Bodenmaterial zerkleinert und abgetragen wird, und zum Bilden des Gründungselementes eine aushärtbare Suspension in das Loch eingeleitet wird. Es ist erfindungsgemäß, dass im Boden mindestens eine Elektrode vorgesehen wird und dass zumindest beim Ziehen des Abtragswerkzeugs aus dem Boden die mindestens eine Elektrode im Boden mittels einer elektrischen Spannungsquelle als Anode gegenüber dem Abtragswerkzeug geschaltet wird, welche als eine Kathode geschaltet wird, wobei ein Flüssigkeitsfilm zwischen dem Abtragswerkzeug und der Lochwandung gebildet wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erstellen des Gründungselementes.

Figure imgaf001
The invention relates to a method for creating a foundation element in the ground, in which a hole is created in the ground, whereby soil material is crushed and removed by means of a driven removal tool, and a hardenable suspension is introduced into the hole to form the foundation element. According to the invention, at least one electrode is provided in the soil and that at least when the removal tool is pulled out of the soil, the at least one electrode in the soil is connected to the removal tool by means of an electrical voltage source as an anode, which is connected as a cathode, with a liquid film is formed between the removal tool and the hole wall. The invention also relates to a device for creating the foundation element.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, bei dem ein Loch in dem Boden erstellt wird, wobei mittels eines Abtragswerkzeugs Bodenmaterial zerkleinert und abgetragen wird, und zum Bilden des Gründungselementes ein aushärtbares Material in das Loch eingeleitet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for creating a foundation element in the ground, in which a hole is created in the ground, whereby soil material is crushed and removed by means of a removal tool, and a hardenable material is introduced into the hole to form the foundation element, according to the preamble of Claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, mit einem angetriebenen Abtragswerkzeug, durch welches Bodenmaterial zerkleinerbar und abtragbar ist, einer elektrischen Spannungsquelle zum Erzeugen einer elektrischen Spannung zwischen dem Abtragswerkzeug und einer Anode im Boden und einer Zuführeinrichtung zum Zuführen einer aushärtbaren Suspension in das Loch zum Bilden des Gründungselementes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The invention also relates to a device for creating a foundation element in the ground, with a driven removal tool, by which soil material can be crushed and removed, an electrical voltage source for generating an electrical voltage between the removal tool and an anode in the ground and a feed device for supplying a hardenable suspension into the hole for forming the foundation element according to the preamble of claim 11.

Zum Erstellen sogenannter Gründungspfähle ist es bekannt, mittels eines Bohrwerkzeuges unter Aushub von Bodenmaterial ein Bohrloch zu erstellen. Beim Rückziehen des Bohrwerkzeugs wird das Bohrloch mit einer aushärtbaren Suspension verfüllt, welche zu dem gewünschten Bohrpfahl aushärtet. Das Bohrwerkzeug kann dabei ein Bohrrohr oder einen Bohreimer aufweisen, welches eine relativ große Kontaktfläche zur umgebenden Bohrwand aufweist. Insbesondere bei bindigen Böden, etwa Tonböden, welche eine adhäsive Eigenschaft besitzen, besteht die Gefahr, dass beim Rückziehen des Bohrwerkzeuges Bodenmaterial zumindest zweitweise an einer Außenseite des Bohrwerkzeuges anhaftet und aus der Bohrlochwand herausgerissen wird. Hierdurch kann die Bohrlochwand und damit das innerhalb des Bohrloches zu erstellende Gründungselement beeinträchtigt werden.To create so-called foundation piles, it is known to create a borehole by means of a drilling tool while excavating soil material. When the drilling tool is withdrawn, the borehole is filled with a hardenable suspension which hardens to form the desired bored pile. The drilling tool can have a drill pipe or a drilling bucket, which has a relatively large contact area with the surrounding drilling wall. In particular in the case of cohesive soils, such as clay soils, which have an adhesive property, there is a risk that when the drilling tool is withdrawn, soil material adheres at least in part to an outside of the drilling tool and is torn out of the borehole wall. As a result, the borehole wall and thus the foundation element to be created within the borehole can be impaired.

Besonders problematisch ist es, wenn beim Rückziehen des Bohrwerkzeuges aus dem Bohrloch herausgerissenes Bodenmaterial beim weiteren Rückziehen vom Bohrwerkzeug abgestriffen wird und dabei in größerem Umfang in die gleichzeitig eingeleitete aushärtbare Suspension zum Bilden des Gründungselementes gelangt. Durch derartige unerwünschte Einträge von Bodenmaterial in das Gründungselement können Fehlstellen im Gründungselement entstehen, welche deren Tragfähigkeit oder deren Dichtfunktion negativ beeinflussen können.It is particularly problematic if, when the drilling tool is withdrawn from the borehole, soil material torn out is stripped from the drilling tool when it is further withdrawn and, in the process, ends up in the curable suspension introduced at the same time to form the foundation element to a greater extent. Such undesired entry of soil material into the foundation element can result in defects in the foundation element, which can negatively affect its load-bearing capacity or its sealing function.

Aus der US 4,119,511 oder der US 4,157,287 ist es bekannt, beim Eintreiben eines metallischen Pfahls in den Boden eine elektrische Spannung gegenüber dem Boden anzulegen, um so aufgrund eines Elektroosmoseeffektes einen Reibungswiderstand zwischen dem metallischen Pfahl und dem umgebenden Boden zu reduzieren. Hierdurch sollen die notwendigen Kräfte zum Eintreiben des metallischen Pfahls in den Boden reduziert werden.From the U.S. 4,119,511 or the U.S. 4,157,287 it is known to apply an electrical voltage to the ground when driving a metallic pile into the ground in order to reduce frictional resistance between the metallic pile and the surrounding ground due to an electroosmotic effect. This is intended to reduce the forces required to drive the metallic pile into the ground.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen ein Gründungselement mit besonders guter Qualität, insbesondere hinsichtlich des Auftretens unerwünschter Einschlüsse an Bodenmaterial, erstellt werden kann.The invention is based on the object of specifying a method and a device with which a foundation element of particularly good quality, in particular with regard to the occurrence of undesirable inclusions in soil material, can be created.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 or by a device with the features of claim 11. Preferred embodiments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Boden mindestens eine Elektrode vorgesehen wird und dass zumindest beim Ziehen des Abtragswerkzeuges aus dem Boden die mindestens eine Elektrode im Boden mittels einer elektrischen Spannungsquelle als eine Anode gegenüber dem Abtragswerkzeug geschaltet wird, welche als eine Katode geschaltet wird, wobei ein Flüssigkeitsfilm zwischen dem Abtragswerkzeug und einer Bohrlochwandung gebildet wird.The method according to the invention is characterized in that at least one electrode is provided in the ground and that at least when the removal tool is pulled out of the ground, the at least one electrode in the ground is connected as an anode to the removal tool by means of an electrical voltage source, which is connected as a cathode whereby a liquid film is formed between the cutting tool and a borehole wall.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass unerwünschte Einschlüsse von Bodenmaterial, welche nicht mit dem aushärtbaren Material, insbesondere einer Suspension homogen vermengt werden, insbesondere dann entstehen können, wenn beim Rückziehen des Abtragswerkzeuges aus dem Loch im Boden Bodenmaterial aus der Lochwandung gerissen wird und unmittelbar in das eingeleitete aushärtbare Material gelangt.The invention is based on the knowledge that undesirable inclusions of soil material, which are not mixed homogeneously with the hardenable material, in particular a suspension, can arise in particular when soil material is removed from the soil when the removal tool is withdrawn from the hole in the soil Hole wall is torn and immediately enters the curable material introduced.

Durch die Erfindung wurde erkannt, dass die Gefahr derartiger Fehlstellen umso höher ist, je höher eine Adhäsion zwischen dem Bodenmaterial und dem Abtragswerkzeug ist.The invention has recognized that the risk of such defects is higher, the higher the adhesion between the soil material and the removal tool.

Die Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass ein Adhäsionsverhalten des Bodens dadurch reduziert werden kann, dass zwischen einer Außenseite des Abtragswerkzeuges und der angrenzenden Lochwandung ein Flüssigkeitsfilm vorgesehen wird. Dieser Flüssigkeitsfilm wird nach einem Aspekt der Erfindung durch eine Elektroosmose bewirkt, bei welcher mittels einer elektrischen Spannungsquelle eine elektrische Spannung zwischen dem Boden und dem Abtragswerkzeug erzeugt wird.The invention is based in particular on the knowledge that an adhesion behavior of the soil can be reduced by providing a liquid film between an outside of the removal tool and the adjoining hole wall. According to one aspect of the invention, this liquid film is brought about by an electroosmosis, in which an electrical voltage is generated between the soil and the removal tool by means of an electrical voltage source.

Gemäß der Erfindung wird das Abtragswerkzeug, welches typischerweise aus einem Stahlwerkstoff gefertigt ist, als eine Katode geschaltet, während der umgebende Boden demgegenüber eine Anode bildet. Bei Material oder Suspensionen, welche typischerweise Wasser enthalten oder auf einer Wasserbasis beruhen, stellt sich eine sogenannte Elektroosmose ein, bei welcher Wassermoleküle aus einer Suspension und dem umgebenden Boden verstärkt zur Katode, also zum Abtragswerkzeug wandern, während ionisierte Feststoffe verstärkt zur Anode wandern. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird ein Flüssigkeitsfilm an der Außenseite des Abtragswerkzeuges insbesondere zum umgebenden Boden erstellt, wodurch sich eine Adhäsionswirkung von umgebendem Boden an dem Abtragswerkzeug merklich reduziert.According to the invention, the removal tool, which is typically made of a steel material, is connected as a cathode, while the surrounding soil, on the other hand, forms an anode. In the case of material or suspensions that typically contain water or are water-based, what is known as electroosmosis occurs, in which water molecules from a suspension and the surrounding soil increasingly migrate to the cathode, i.e. to the removal tool, while ionized solids increasingly migrate to the anode. By means of this measure according to the invention, a liquid film is created on the outside of the removal tool, in particular with respect to the surrounding soil, as a result of which an adhesive effect of the surrounding soil on the removal tool is noticeably reduced.

Durch das erfindungsgemäße Anlegen einer derartigen elektrischen Spannung an ein Abtragswerkzeug zumindest beim Zurückziehen aus dem Loch kann so eine Schwächung der Bohrlochwand durch Anhaften und Herausreißen von Bodenmaterial aus der Bohrlochwand und damit entsprechend die Gefahr von Fehlstellen in der aushärtbaren Suspension vermindert werden. Das Anlegen einer elektrischen Spannung kann auch schon beim Erstellen des Bohrloches und beim Niederbringen des Abtragswerkzeuges in den Boden angelegt werden.By applying such an electrical voltage to a removal tool according to the invention, at least when withdrawing it from the hole, a weakening of the borehole wall by adhering and tearing out soil material from the borehole wall and thus the risk of defects in the hardenable suspension can be reduced. The application of an electrical voltage can also be applied when creating the borehole and when lowering the removal tool into the ground.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass als Abtragswerkzeug ein Bohrwerkzeug eingesetzt wird, welches um eine Bohrachse drehend angetrieben wird. Vorzugsweise ist die Bohrachse dabei im Wesentlichen vertikal gerichtet.A preferred embodiment of the invention consists in that a drilling tool is used as the removal tool, which is driven to rotate about a drilling axis. The drilling axis is preferably directed essentially vertically.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Bohrwerkzeug ein Bohrrohr umfasst. Dabei kann das Bohrwerkzeug allein durch das Bohrrohr gebildet sein oder das Bohrrohr kann zusätzlich als ein Stützrohr zu einem weiteren Bohrwerkzeug, etwa einer Bohrschnecke, vorgesehen werden. Bei dieser Anordnung ist vorzugsweise das äußere Bohrrohr als eine Kathode geschaltet, um zumindest beim Rückziehen des Bohrrohres ein Lösen von Bodenmaterial aus der Bohrlochwand zu vermeiden.Furthermore, it is preferred that the drilling tool comprises a drill pipe. In this case, the drilling tool can be formed solely by the drill pipe or the drill pipe can also be provided as a support tube for a further drilling tool, for example a drill auger. In this arrangement, the outer drill pipe is preferably connected as a cathode in order to avoid loosening of soil material from the borehole wall at least when the drill pipe is withdrawn.

Insbesondere ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass das Gründungselement als ein Bohrpfahl mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt im Boden erstellt wird.In particular, according to a further development of the invention, it is advantageous that the foundation element is created as a bored pile with a substantially circular cross-section in the ground.

Alternativ ist es nach einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass als Abtragswerkzeug eine Schlitzwandfräse oder ein Schlitzwandgreifer eingesetzt wird. Durch derartige Abtragswerkzeuge können auch Gründungselemente hergestellt werden, welche einen von einer Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen.Alternatively, according to one embodiment of the method according to the invention, a trench wall cutter or a trench wall gripper is used as the removal tool. By means of such removal tools, foundation elements can also be produced which have a cross-section deviating from a circular shape.

Besonders bevorzugt ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Gründungselement als ein Schlitzwandsegment mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt erstellt wird. Das Schlitzwandsegment kann dabei Teil einer Schlitzwand, etwa zum Abstützen einer Baugrube oder als ein Teil einer Dichtwand erstellt werden, welche beispielsweise für eine Grundwasserabsperrung im Boden erstellt wird.According to a further development of the invention, it is particularly preferred that the foundation element is created as a slotted wall segment with an essentially rectangular cross section. The diaphragm wall segment can be created as part of a diaphragm wall, for example to support an excavation or as part of a cut-off wall, which is created, for example, for a groundwater barrier in the ground.

Grundsätzlich kann zum Aufbringen einer Spannung in den Boden ein oder mehrere Elektrodenelementen in diesem eingebracht werden. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass zum Bilden des Gründungselementes mindestens ein metallisches Armierungselement in die noch nicht ausgehärtete Suspension eingebracht wird. Dieses metallische Armierungselement kann insbesondere ein sogenannten Bewehrungskorb sein, welcher zumindest teilweise aus Stäben aus Metall, insbesondere aus einem Stahlmaterial, gebildet ist.In principle, one or more electrode elements can be introduced into the soil in order to apply a voltage. According to one embodiment of the invention, it is particularly expedient that at least one metallic reinforcement element is introduced into the suspension that has not yet hardened in order to form the foundation element. This metallic reinforcement element can in particular be a so-called reinforcement cage, which is formed at least partially from bars made of metal, in particular from a steel material.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es dabei besonders vorteilhaft, dass mindestens zwei Gründungselemente in einem Nahbereich zueinander erstellt werden, wobei ein Armierungselement in einem ersten Gründungselement oder ein darin temporär angeordnetes längliches Metallelement in dem ersten Gründungselement als die Anode beim Erstellen des zweiten Gründungselementes geschaltet wird. Durch das Schalten eines eingebrachten Armierungselementes oder ein Einbringen eines zusätzlichen länglichen Metallelementes in die noch nicht ausgehärtete Suspension zum Bilden eines ersten Gründungselementes kann auf eine einfache Weise eine Elektrode zum Schalten des Bodens als Anode eingebracht werden. Dabei ist eine noch nicht ausgehärtete Suspension ein besonders guter elektrischer Leiter. Ein derartiges erstes Gründungselement kann so als Anode beim Erstellen mindestens eines weiteren zweiten Gründungselementes eingesetzt werden.According to a further development of the invention, it is particularly advantageous that at least two foundation elements are created in close proximity to one another, with a reinforcement element being connected in a first foundation element or an elongated metal element temporarily arranged therein in the first foundation element as the anode when the second foundation element is created . By the Switching an introduced reinforcement element or introducing an additional elongated metal element into the suspension that has not yet hardened to form a first foundation element can be introduced in a simple manner as an electrode for switching the soil. A suspension that has not yet hardened is a particularly good electrical conductor. Such a first foundation element can thus be used as an anode when creating at least one further second foundation element.

Bei größeren Gründungsmaßnahmen können entsprechende Elektrodenelemente auch in weiteren Gründungselementen eingebracht werden, so dass diese zusätzlich oder alternativ zur Schaltung als Anode verwendet werden können.In the case of larger foundation measures, corresponding electrode elements can also be inserted in further foundation elements so that these can be used as anode in addition to or as an alternative to the circuit.

Grundsätzlich kann das abgetragene Bodenmaterial vollständig aus dem erstellten Loch abgeführt werden. Zum Bilden des Gründungselementes wird dann in einem sogenannten Zweiphasenverfahren eine aushärtbare Suspension eingefüllt, welche zu dem gewünschten Gründungselement aushärten kann.In principle, the soil material removed can be completely discharged from the hole that has been created. To form the foundation element, a hardenable suspension is then filled in in a so-called two-phase process, which suspension can harden to form the desired foundation element.

Eine besonders zweckmäßige Verfahrensvariante nach der Erfindung besteht darin, dass das abgetragene Bodenmaterial teilweise aus dem erstellten Loch abgeführt wird. Somit kann ein Teil des Bodenmaterials in dem Loch verbleiben und Teil der Masse bilden, welche zu dem Gründungselement aushärtet.A particularly expedient variant of the method according to the invention consists in that the removed soil material is partially removed from the hole that has been created. Thus, part of the soil material can remain in the hole and form part of the mass which hardens to form the foundation element.

Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es besonders vorteilhaft, dass das abgetragene Bodenmaterial zumindest teilweise in dem Boden verbleibt und in situ zu dem aushärtbaren Material vermengt wird. Hierzu kann eine aushärtbare Flüssigkeit in das Loch eingeleitet und dort mit dem abgetragenen Bodenmaterial zu der aushärtbaren Suspension vermengt werden.According to a further development of the method according to the invention, it is particularly advantageous that the removed soil material remains at least partially in the soil and is mixed in situ to form the hardenable material. For this purpose, a hardenable liquid can be introduced into the hole and mixed there with the removed soil material to form the hardenable suspension.

Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden ist dieses Versehen mit einem angetriebenen Abtragswerkzeug, durch welches Bodenmaterial zerkleinerbar und abtragbar ist, einer elektrischen Spannungsquelle zum Erzeugen einer elektrischen Spannung zwischen dem Abtragswerkzeug und einer Anode im Boden und einer Zuführeinrichtung zum Zuführen einer aushärtbaren Suspension in das Loch zum Bilden des Gründungselementes und einer Zuführeinrichtung zum Zuführen einer aushärtbaren Suspension in das Loch zum Bilden des Gründungselementes Mit dieser Vorrichtung kann insbesondere das zuvor beschriebene Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden durchgeführt werden.With regard to the device according to the invention for creating a foundation element in the ground, this is provided with a driven removal tool, by means of which ground material can be crushed and removed, an electrical voltage source for generating an electrical voltage between the removal tool and an anode in the ground and a feed device for supplying a hardenable suspension into the hole for forming the foundation element and a feed device for feeding a hardenable suspension into the hole for forming the foundation element. With this device, the above can in particular described method for creating a foundation element in the ground can be carried out.

Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die Vorrichtung ein Bohrgerät aufweist. Die Vorrichtung kann dabei insgesamt oder zumindest in wesentlichen Teilen durch das Bohrgerät selbst gebildet sein. Das Bohrgerät weist vorzugsweise ein Trägergerät mit einem Mast auf, entlang welchem das Abtragswerkzeug vertikal verfahrbar und drehend antreibbar um eine Bohrachse gelagert ist. Das Trägergerät selbst kann einen fahrbaren Unterwagen und einen darauf drehbar gelagerten Oberwagen aufweisen, an welchem der Mast angebracht ist.It is particularly preferred that the device has a drilling device. The device can be formed entirely or at least in substantial parts by the drilling device itself. The drilling device preferably has a carrier device with a mast, along which the removal tool is mounted so that it can be moved vertically and driven in rotation about a drilling axis. The carrier device itself can have a mobile undercarriage and an uppercarriage rotatably mounted thereon, to which the mast is attached.

Besonders bevorzugt ist es weiterhin, dass das Bohrgerät als Abtragswerkzeug eine Endlosschnecke, eine Bohrschnecke, einen Bohreimer und/oder ein Bohrrohr aufweist. Grundsätzlich können auch andere materialabtragende Bohrwerkzeuge eingesetzt werden.It is also particularly preferred that the drilling device has an endless worm, a drilling auger, a drilling bucket and / or a drill pipe as the removal tool. In principle, other material-removing drilling tools can also be used.

Alternativ ist es vorteilhaft, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schlitzwandfräse oder einen Schlitzwandgreifer aufweist. Mit diesen können Schlitzwandsegmente mit vorzugsweise eckigem Querschnitt erstellt werden.Alternatively, it is advantageous that the device according to the invention has a trench wall cutter or a trench wall gripper. These can be used to create diaphragm wall segments with a preferably angular cross-section.

Die Spannungsquelle kann vorzugsweise eine Gleichstromspannungsquelle sein, insbesondere ein Gleichstromgenerator oder eine Gleichstrom-Batterie. Vorzugsweise können als Spannungsquelle ein oder mehrere 12-Volt oder 24-Volt Batterien vorgesehen sein, welche abhängig von den Bodenbedingungen in einer Reihen- oder Parallelschaltung miteinander verschaltet sein können, um eine gewünschte Spannung und/oder einen gewünschten Strom zwischen der Anode und der Kathode einzustellen.The voltage source can preferably be a direct current voltage source, in particular a direct current generator or a direct current battery. One or more 12-volt or 24-volt batteries can preferably be provided as the voltage source, which, depending on the soil conditions, can be connected to one another in a series or parallel circuit to generate a desired voltage and / or a desired current between the anode and the cathode to adjust.

Die Zuführeinrichtung kann eine Zuführpumpe aufweisen. Diese kann von einem Reservoir Material oder Suspension, insbesondere eine selbstaushärtende Suspension, vorzugsweise eine Zementsuspension in das Loch im Boden zuführen.The feed device can have a feed pump. This can feed material or suspension, in particular a self-hardening suspension, preferably a cement suspension, into the hole in the ground from a reservoir.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, welches schematisch in der einzigen Figur dargestellt ist.The invention is further explained below with reference to a preferred exemplary embodiment, which is shown schematically in the single figure.

Die Figur zeigt als erfindungsgemäße Vorrichtung ein Bohrgerät 10, welches ein Raupenfahrwerk als Unterwagen 11 und einen darauf drehbar gelagerten Oberwagen 12 aufweist. An dem Oberwagen 12 ist gelenkig ein im Wesentlichen vertikaler Mast 13 angeordnet, entlang welchem ein Bohrantrieb 14 verfahrbar geführt ist.As a device according to the invention, the figure shows a drilling device 10, which has a crawler chassis as an undercarriage 11 and an uppercarriage 12 rotatably mounted thereon having. A substantially vertical mast 13 is articulated on the upper carriage 12, along which a drill drive 14 is movably guided.

Über den Bohrantrieb 14 wird ein Bohrgestänge 28 drehend angetrieben, an dessen unterem Ende ein Abtragswerkzeug 30 angebracht ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Abtragswerkzeug 30 als ein zylindrischer Bohreimer ausgebildet, durch welchen ein Loch 3 mit einer Lochwandung 4 im Boden erstellt wird.A drill rod 28 is driven to rotate via the drill drive 14, and a removal tool 30 is attached to its lower end. In the illustrated embodiment, the removal tool 30 is designed as a cylindrical drilling bucket, through which a hole 3 with a hole wall 4 is created in the ground.

In grundsätzlich bekannter Weise wird das Loch 3 vorzugsweise schon während der Bohrlocherstellung über eine Zuführeinrichtung 40 mit einer Zuführleitung 42 mit einer Suspension 8 als aushärtbares Material befüllt. Die Suspension 8 kann unmittelbar oder nach Zuführung von weiteren Bestandteilen nach Abteufen des Lochs 3 auf eine Endtiefe und nach Rückziehen des Abtragswerkzeugs 3 zu einem Gründungselement 5 im Boden aushärten. Vorzugsweise können mehrere Gründungselemente 5, insbesondere Gründungspfähle zur Gründung eines Bauwerkes in einem Nahbereich zueinander in dem Boden erstellt werden.In a manner known in principle, the hole 3 is preferably already filled with a suspension 8 as a hardenable material via a feed device 40 with a feed line 42 while the borehole is being created. The suspension 8 can harden in the ground immediately or after the addition of further constituents after the hole 3 has been sunk to a final depth and after the removal tool 3 has been withdrawn to form a foundation element 5. A plurality of foundation elements 5, in particular foundation piles for the foundation of a building, can preferably be created in the ground in close proximity to one another.

Gemäß der Erfindung ist die als Bohrgerät 10 ausgebildete Vorrichtung mit einer elektrischen Spannungsquelle 18 versehen. Es werden eine oder mehrere Elektroden 20 in den Boden eingebracht, welche mit der elektrischen Spannungsquelle als eine Anode verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient als Elektrode 20 ein Armierungselement 9, welches in einem ersten Gründungselement 5 im Boden erstellt wurde.According to the invention, the device designed as a drilling device 10 is provided with an electrical voltage source 18. One or more electrodes 20 are placed in the ground, which are connected to the electrical voltage source as an anode. In the illustrated embodiment, a reinforcing element 9, which was created in a first foundation element 5 in the ground, serves as the electrode 20.

Gegenüber der Elektrode 20 wird durch die Spannungsquelle 18 das Abtragswerkzeug 30 über eine Leitung in dem Bohrgestänge 28 als eine Kathode geschaltet. Aufgrund der sich zwischen der Anode und der Kathode im Boden ausbildenden Spannung wird um das Abtragswerkzeug 3 ein Flüssigkeitsfilm erzeugt, durch welchen eine Reibung und eine Anhaftung von Bodenmaterial in der Bohrlochwandung 4 gegenüber dem Abtragswerkzeug 30 reduziert werden. Auf diese Weise kann das Abtragswerkzeug 30 nach Erstellen des Loches 3 leichter und mit einer geringeren Gefahr des Lösens von Bodenmaterial aus der Bohrlochwandung 4 aus dem Loch 3 rückgezogen werden. Hierdurch wird die Gefahr von Fehlstellen innerhalb des Gründungselementes 5 durch gelöstes Bodenmaterial erheblich reduziert.Across from the electrode 20, the voltage source 18 switches the removal tool 30 via a line in the drill rod 28 as a cathode. Due to the voltage developing in the soil between the anode and the cathode, a liquid film is generated around the removal tool 3, which reduces friction and adhesion of soil material in the borehole wall 4 with respect to the removal tool 30. In this way, after the hole 3 has been created, the removal tool 30 can be withdrawn from the hole 3 more easily and with less risk of soil material loosening from the borehole wall 4. This considerably reduces the risk of defects within the foundation element 5 due to loosened soil material.

Claims (14)

Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes (5) im Boden, bei dem - ein Loch (3) in dem Boden erstellt wird, wobei mittels eines angetriebenen Abtragswerkzeugs (30) Bodenmaterial zerkleinert und abgetragen wird, und - zum Bilden des Gründungselementes (5) ein aushärtbares Material in das Loch eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, - dass im Boden mindestens eine Elektrode (20) vorgesehen wird und - dass zumindest beim Ziehen des Abtragswerkzeugs (30) aus dem Boden die mindestens eine Elektrode (20) im Boden mittels einer elektrischen Spannungsquelle als eine Anode gegenüber dem Abtragswerkzeug (30) geschaltet wird, welche als eine Katode geschaltet wird, wobei ein Flüssigkeitsfilm zwischen dem Abtragswerkzeug (30) und einer Lochwandung (4) gebildet wird. Method for creating a foundation element (5) in the ground, in which - A hole (3) is created in the soil, soil material being crushed and removed by means of a driven removal tool (30), and - a hardenable material is introduced into the hole to form the foundation element (5), characterized, - That at least one electrode (20) is provided in the floor and - That at least when pulling the removal tool (30) out of the ground, the at least one electrode (20) in the ground is switched by means of an electrical voltage source as an anode opposite the removal tool (30), which is connected as a cathode, with a liquid film between the Ablation tool (30) and a hole wall (4) is formed. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Abtragswerkzeug (30) ein Bohrwerkzeug eingesetzt wird, welches um eine Bohrachse drehend angetrieben wird.Method according to claim 1,
characterized,
that the removal tool (30) used is a drilling tool which is driven to rotate about a drilling axis. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrwerkzeug ein Bohrrohr umfasst.Method according to claim 2,
characterized,
that the drilling tool comprises a drill pipe. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gründungselement (5) als ein Bohrpfahl mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt im Boden erstellt wird.Method according to claim 2 or 3,
characterized,
that the foundation element (5) is created as a bored pile with a substantially circular cross-section in the ground. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Abtragswerkzeug (30) eine Schlitzwandfräse oder ein Schlitzwandgreifer eingesetzt wird.Method according to claim 1,
characterized,
that a trench wall cutter or a trench wall grab is used as the removal tool (30). Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gründungselement (5) als ein Schlitzwandsegment mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt erstellt wird.Method according to claim 5,
characterized,
that the foundation element (5) is created as a diaphragm wall segment with a substantially rectangular cross-section. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Bilden des Gründungselementes (5) mindestens ein metallisches Armierungselement (9) in die noch nicht ausgehärtete Suspension (8) eingebracht wird.Method according to one of Claims 1 to 6,
characterized,
that in order to form the foundation element (5) at least one metallic reinforcement element (9) is introduced into the suspension (8) that has not yet hardened. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei Gründungselemente (5) in einem Nahbereich zueinander erstellt werden, wobei ein Armierungselement (9) in einem ersten Gründungselement (5) oder ein darin temporär angeordnetes längliches Metallelement in dem ersten Gründungselement (5) als die Anode beim Erstellen des zweiten Gründungselementes (5) geschaltet wird.Method according to one of Claims 1 to 7,
characterized,
that at least two foundation elements (5) are created in close proximity to each other, with a reinforcement element (9) in a first foundation element (5) or an elongated metal element temporarily arranged therein in the first foundation element (5) as the anode when creating the second foundation element ( 5) is switched. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das abgetragene Bodenmaterial zumindest teilweise aus dem erstellen Loch (3) abgeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 8,
characterized,
that the removed soil material is at least partially discharged from the hole (3) created. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das abgetragene Bodenmaterial zumindest teilweise in dem Loch (3) verbleibt und insitu zu dem aushärtbaren Material (8) vermengt wird.Method according to one of Claims 1 to 9,
characterized,
that the removed soil material remains at least partially in the hole (3) and is mixed in situ to form the hardenable material (8). Vorrichtung zum Erstellen eines Gründungselementes (5) im Boden nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit - einem angetriebenen Abtragswerkzeug (30), durch welches Bodenmaterial zerkleinerbar und abtragbar ist, - einer elektrischen Spannungsquelle (18) zum Erzeugen einer elektrischen Spannung zwischen dem Abtragswerkzeug (30) und einer Elektrode (20) im Boden und - einer Zuführeinrichtung (40) zum Zuführen einer aushärtbaren Suspension (8) in das Loch (3) zum Bilden des Gründungselementes (5). Device for creating a foundation element (5) in the ground according to one of Claims 1 to 10, with - A driven removal tool (30), by means of which soil material can be crushed and removed, - An electrical voltage source (18) for generating an electrical voltage between the removal tool (30) and an electrode (20) in the ground and - A feed device (40) for feeding a hardenable suspension (8) into the hole (3) for forming the foundation element (5). Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass diese ein Bohrgerät (10) aufweist.Device according to claim 11,
characterized,
that this has a drilling device (10). Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bohrgerät (10) als Abtragswerkzeug (30) eine Endlosschnecke, eine Bohrschnecke, einen Bohreimer und/oder ein Bohrrohr aufweist.Device according to claim 12,
characterized,
that the drilling device (10) has an endless auger, a drilling auger, a drilling bucket and / or a drill pipe as a removal tool (30). Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass dieses eine Schlitzwandfräse oder einen Schlitzwandgreifer aufweist.Device according to claim 11,
characterized,
that this has a trench wall cutter or a trench wall grab.
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