NL1016663C1 - Inrichting voor het afdichten van een boorgat, bij het doorboren van een wand - Google Patents

Description

Inrichting voor het afdichten van een boorgat, bij het doorboren van een wand.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afdichten van een boorgat bij het vanaf de ene zijde doorboren van een wand, aan de tegenover liggende zijde waarvan water staat met een druk van enkele atmosfeer. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een inrichting voor het tegen vloeistoflekkage afdichten van 5 een boorgat bij het doorboren van een betonnen diepwand, die zich tot ver onder de grond uitstrekt, en waartegen aan de achterkant grondwater staat met een druk van enkele atmosfeer, die wel 10 atmosfeer kan bedragen.

De inrichting volgens de uitvinding is in de praktijk ontwikkeld voor het maken van een ondergrondse doorgang vanaf een diepwand naar een achter deze diepwand 10 gelegen ondergrondse tunnel, waarbij het grondwater met een druk van tot wel 10 atmosfeer tegen de achterkant van deze diepwand staat. Deze doorgang wordt vervaardigd door in een rondgaand patroon op regelmatige onderlinge afstand gaten in de diepwand te boren. Na het uit het geboorde gat terugtrekken van de boor, wordt een vrieslans in dit boorgat gestoken, waarmee vloeibare stikstof wordt geïnjecteerd om de grondmassa achter 15 de betonnen wand plaatselijk te bevriezen. Zodoende wordt een rondgaand bevroren grondlichaam verkregen, dat zich vanaf de diepwand uitstrekt tot aan de tunnel. Binnen dit bevroren grondlichaam kunnen nu zonder problemen de werkzaamheden aanvangen voor het maken van de beoogde doorgang.

Het zal duidelijk zijn, dat hierbij moet worden voorkomen, dat het grondwater, 20 zowel bij het doorboren van de betonnen wand als bij het uit het boorgat terugtrekken van de boor via het gevormde boorgat door de diepwand stroomt. Tevens moet het mogelijk zijn om na het terugtrekken van de boor een vrieslans of ander orgaan in het gevormde boorgat te steken zonder dat ook hierbij lekkage van grondwater optreedt.

De inrichting volgens de uitvinding heeft zodoende tot doel een inrichting te 25 verschaffen, waarmee het mogelijk is om bij het doorboren van de diepwand te voorkomen dat grondwater langs de boor lekt, en waarmee het boorgat ook bij het terugtrekken van de boor doelmatig wordt afgedicht.

1016663 - 2-

Een volgend oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting waarmee na het terugtrekken van de boor een vrieslans of ander orgaan in het boorgat kan worden gestoken zonder dat er lekkage optreedt.

Om deze doeleinden te kunnen vervullen omvat de inrichting volgens de uitvinding 5 de kenmerken, die zijn aangegeven in het kenmerkende gedeelte van conclusie 1. Met de aldus verkregen inrichtingen kunnen zonder meer de beoogde doelen worden bereikt, waarbij bovendien nog het voordeel wordt verkregen dat deze inrichting steeds opnieuw kan worden gebruikt, hetgeen leidt tot een aanzienlijke kostenbesparing.

Andere doelmatige details en varianten van de uitvinding zijn aangegeven 10 in de onderconclusies 2 -8.

De uitvinding wordt hierna toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin: -

Figuur 1 een verticale doorsnede toont van een betonnen wand met een hierop gemonteerde inrichting volgens de onderhavige uitvinding, voordat de 15 wand wordt doorboord;

Figuur 2 een met fig. 1 overeenkomende doorsnede tijdens het boren van het boorgat;

Figuur 3 een met fig. 1 overeenkomende doorsnede tijdens het vriezen, waarbij de boorsluis reeds is verwijderd.

20 Figuur 1 laat een doorsnede zien van een gedeelte van een betonnen wand 1, waaraan op enige afstand hiervan een grondplaat 2 is bevestigd door middel van een aantal in de betonnen wand aangebrachte schroefankers 3. De oriëntatie van de grondplaat ten opzichte van de wand is instelbaar met behulp van op de schroefankers geschroefde moeren 4. Na het instellen van de gewenste oriëntatie van de grondplaat 2 wordt de ruimte 25 tussen de grondplaat en de betonnen wand opgevuld met krimparme mortel 5.

De grondplaat bevat een centrale cirkelvormige opening 6. Op enige afstand rondom deze opening is een coaxiale opstaande wand 7 aangebracht. Een flexibele ring 8 van een geschikt rubberachtig materiaal, ligt met de buitenomtrek aan tegen de binnenzijde van de wand 7, terwijl de binnenomtrek van deze ring ongeveer samenvalt met 30 de omtrekrand van de opening 6. De ring 8 is voorzien van een aantal doorgaande gaten, waardoor tapeinden 9 steken, die zich loodrecht uitstrekken vanaf de genoemde grondplaat 1016663 - 3- 2. Deze tapeinden 9 dienen om een flens 10 van een in het geheel met het verwijzingcijfer 11 aangegeven koppelstuk met tussenkomst van de flexibele ring 8 tegen de genoemde grondplaat 2 te bevestigen. De flens 10 heeft hiertoe een buitenomtrek, waarvan de diameter enigszins kleiner is dan de binnendiameter van de wand 7, zodat deze flens door 5 het aandraaien van op de tapeinden 9 geschroefde moeren 9’ tot binnen de wand 7 kan worden bewogen. Hierbij wordt de flexibele ring 8 tussen de flens 10 en de grondplaat 2 samengedrukt, waardoor deze ring naar binnen toe zal uitstulpen tot enige afstand voorbij de rand van de centrale opening 6 en zelfs enigszins in de opening 6 wordt gedrukt.

Het koppelstuk 11 bestaat uit de genoemde flens 10, die is verbonden met een 10 buisstuk 12, waarvan de inwendige diameter enigszins groter is dan de diameter van de centrale opening 6 in de grondplaat. Aan het van de flens 10 afgekeerde einde is het buisstuk 12 voorzien van een conventionele buiskoppeling 13, voor het hierop aansluiten van een overeenkomstig buisstuk 14 van een hierna nog te beschrijven, in het geheel met 15 aangeduide, boorsluis.

15 De boorsluis 15 omvat het buisstuk 14, dat dezelfde diameters heeft als het buisstuk 12 en met dit buisstuk 12 is verbonden door middel van de genoemde buiskoppeling 13. Het buisstuk 14 is nabij de buiskoppeling 13 voorzien van een uitwendige flens 16, die gaten heeft, waardoor tapeinden 17 steken, die zich loodrecht vanaf de grondplaat 2 uitstrekken. Door middel van op deze tapeinden geschroefde moeren 20 17’ is de flens 16 met de grondplaat 2 verbonden. Aan de van de grondplaat 2 afgekeerde zijde van de flens 16 is een handbediende afsluiter in het buisstuk 14 opgenomen, welke afsluiter in het geheel is aangeduid met het verwijzingscijfer 18. Deze afsluiter 18 is van een bekend type, met een (niet weergegeven) schuifvormig kleplichaam, dat, in de geopende stand van de afsluiter, de gehele inwendige doorgang van het buisstuk 14 vrij 25 houdt. Tussen de flens 16 en de afsluiter zijn aansluitnippels 19 op het buisstuk 14 aangebracht, met behulp waarvan water onder druk in het inwendige van het buisstuk 14 kan worden toegelaten voor hierna nog te beschrijven doeleinden. Aan het van de grondplaat 2 afgekeerde uiteinde is het buisstuk 14 weer voorzien van een conventionele buiskoppeling 20 voor het hierop aansluiten van een overeenkomstig uitgevoerd buisstuk 30 21, dat deel uitmaakt van een in het geheel met het verwijzingcijfer 22 aangegeven afdichtmanchet of swiffel.

101666¾ - 4-

De swiffel 22 bestaat zodoende uit het genoemde buisstuk 21, dat radiale afmetingen heeft, die overeenkomen met die van het buisstuk 14 van de boorsluis 15. Aan het van de buiskoppeling 20 afgekeerde einde is het buisstuk 21 vast verbonden met een dikwandige bus 23, waarvan de inwendige diameter enigszins kleiner is dan die van het 5 buisstuk 21. Deze bus is in het binnenoppervlak hiervan nabij elk van de uiteinden voorzien van een rondgaande groef, in elk waarvan een afdichtkeerring 24 en 25 van een geschikt rubberachtig materiaal is aangebracht. In de in figuur 1 weergegeven toestand is de swiffel over de schacht van een boor 26 geschoven, waarbij de keerringen afdichtend aanliggen tegen de buitenomtrek van deze boorschacht. Het buisstuk 21 van de swiffel kan 10 vervolgens door middel van de buiskoppeling 20 worden aangesloten op het buisstuk 14 van de boorsluis 15, zoals weergegeven in fig. 2.

Fig. 2 toont de in figuur 1 weergegeven inrichting tijdens het in de wand 1 boren van een boorgat. Zoals deze figuur laat zien strekt de boor 26 zich uit vanaf de swiffel 22, door de boorsluis 15 en het koppelstuk 11, door de opening 6 in de grondplaat 2 tot in de 15 wand 1. Dit is mogelijk doordat de afsluiter 15 in de geopende stand staat en de gehele inwendige dwarsdoorsnede van het buisstuk 14 vrijhoudt. Tussen de buitenomtrek van de boor 26 in het binnenoppervlak van de respectievelijke buisstukken 21, 14, 12 is een ringvormige ruimte aanwezig, welke ruimte enerzijds is afgesloten door de afdichtringen 24 en 25 van de swiffel 22 en zich anderzijds voortzet in de wand 1 tot aan de kop van de 20 boor 26. Via de aansluitnippels 19 wordt water onder druk in deze ringvormige ruimte gevoerd. Tijdens het doorboren van de wand 1 dient de waterdruk voor het koelen resp. het smeren van de boor 26. Als de boor de wand 1 heeft doorboord, zal het achter de diepwand aanwezige grondwater langs de boor door de wand trachten te stromen. Door de waterdruk in de ringvormige ruimte ongeveer gelijk te houden aan de druk van dit 25 grondwater wordt dit echter op doelmatige wijze voorkomen.

De boor kan nu uit het boorgat worden teruggetrokken, tot de boorkop voorbij de afsluiter 18 ligt, die dan kan worden gesloten. Het boorgat is nu volledig afgedicht, en de boor kan nu geheel worden teruggetrokken. De swiffel kan vervolgens worden aangebracht om een vrieslans 27, die dezelfde buitendiameter heeft als de boor 26, en deze 30 swiffel 22 wordt door middel van de buiskoppeling 20 weer aangesloten op het buisstuk 14 van de boorsluis 15. De afsluiter kan nu weer worden geopend en de vrieslans kan nu '1 016663 - 5- zonder meer via de afsluiter in het boorgat worden gevoerd. Via deze vrieslans wordt nu vloeibare stikstof in de achter de wand 1 aanwezige grondmassa gespoten. Deze grondmassa achter de wand 1 bevriest zodoende, waarna het gevaar van lekkage van grondwater door de wand niet meer aanwezig is.

5 Zoals weergegeven in fig. 3 wordt bij of voor het bevriezen de boorsluis 15 gedemonteerd door de buiskoppeling 13 los te maken en de flens 16 van de tapeinden 17 los te schroeven. In deze toestand kan het boorgat worden afgedicht door met het aandraaien van de moeren 9’ de flens 10 naar de grondplaat toe te bewegen, zodat de flexibele ring 8 wordt samengedrukt en met de binnenrand hiervan tegen de vrieslans en 10 met de buitenrand tegen de kraag 7 wordt geperst. In deze toestand wordt het boorgat dus uitsluitend door de flexibele ring 8 afgedicht.

Als de grondmassa achter de wand is bevroren kan het koppelstuk 11 en de flexibele ring 8 eventueel van de grondplaat 2 worden verwijderd. Deze onderdelen kunnen dan met de boorsluis 15 vervolgens weer opnieuw worden gebruikt voor het 15 maken van een volgend boorgat in de wand 1. De vrieslans 27 blijft dan na het bevriezen achter in het boorgat en het uitstekende gedeelte hiervan wordt afgeslepen. De centrale opening 6 in de grondplaat 2 kan dan worden afgesloten door het hierop lassen van een (niet weergegeven) afsluitplaat, terwijl ook de tapeinden 17 van de grondplaat kunnen worden afgesneden.

20 De afdichting van het boorgat tijdens het boren en na het doorboren van de wand wordt dus in hoofdzaak verschaft door de opeenvolgend met elkaar verbonden buisstukken 12, 14 en 21 en de afdichtkeerringen 24 en 25 van de op de boor geschoven swiffel 22. De tussen de flens 10 en de grondplaat aangebrachte flexibele ring 8 vormt enerzijds een betrouwbare afdichting tussen de grondplaat 2 en flens 10 van het koppelstuk 11 en maakt 25 tevens een goede uitrichting mogelijk van het koppelstuk, zodat de opeenvolgende buisstukken nauwkeurig op één lijn kunnen worden geplaatst.

Een volgende belangrijke functie van de flexibele ring 8 is, zoals reeds vermeld, het vormen van een zogenaamd wurgmanchet, die in werking treedt door het vastschroeven van de moeren 9’. De flexibele ring 8 kan zodoende tijdens het boren naast 30 de afdichtkeerringen 24 en 25 van de swiffel 22 een extra afdichting verschaffen, die de veiligheid voor het personeel vergroot. Bij het bevriezen door middel van de vrieslans kan 1016663 -6- de wurgmanchet bovendien zelfstandig de afdichting van het boorgat verzorgen. De wurgmanchet kan natuurlijk alleen werkzaam zijn als een boor of vrieslans in het boorgat aanwezig is. In alle andere gevallen wordt de afdichting uitsluitend verzorgd door de afsluiter 18 van de boorsluis.

5 Het zal duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding niet is beperkt tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvorm, maar dat voor de vakman een groot aantal wijzigingen en varianten voor de hand zullen liggen, die alle binnen het kader van de hierna gegeven conclusies liggen.

.1 0ΊΒ663

Claims (7)

1. Inrichting voor het afdichten van een boorgat bij en na het doorboren van een wand, 5 aan de tegenover liggende zijde waarvan water staat met een druk van enkele atmosfeer, gekenmerkt door: - een grondplaat (2), die bestemd is om door middel van ankers (3) in een gewenste oriëntatie tegen de te doorboren wand (1) te worden geplaatst, welke plaat is voorzien van een centrale opening (6); 10. een boorsluis (15), omvattende een buisstuk (14), dat is voorzien van een uitwendige flens (16), die in hoofdzaak evenwijdig aan en op een afstand van de grondplaat hieraan kan worden vastgezet, waarbij het buisstuk met het ene uiteinde is aangesloten op de centrale opening (6) in de grondplaat en nabij het andere uiteinde een afsluiter (18) bevat, waarbij het buisstuk aan het van de grondplaat 15 afgelegen uiteinde een buiskoppeling (20) bevat voor verbinding met een afdichtmanchet (22); - aansluitnippels (19) voor waterdruk, die zijn aangebracht in het buisstuk (14), in het gebied hiervan tussen de afsluiter (18) en het aan de centrale opening grenzende uiteinde. 20

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afsluiter (18) van de boorsluis een schuifafsluiter is, waarbij het schuifVormige kleplichaam hiervan in de geopende stand de gehele inwendige doorgang van het buisstuk (14) vrijgeeft.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het buisstuk (14) van de boorsluis op de grondplaat (2) is aangesloten via een koppelstuk (11), dat wordt gevormd door een buisstuk (12), dat met het ene uiteinde door middel van een buiskoppeling (13) is verbonden met het buisstuk (14) en aan het andere einde een uitwendige flens (10) bevat, waarmee het buisstuk (12) door middel van een aantal op 30 de grondplaat aangebrachte tapeinden (9) kan worden aangesloten op de centrale opening van de grondplaat, waarbij tussen de genoemde flens (10) en de grondplaat 1016663 -8- een ring (8) van een flexibel rubberachtig materiaal is aangebracht, welke flexibele ring langs de buitenomtrek is omgeven door een vast met de grondplaat verbonden cirkelvormige wand (7), die coaxiaal om de centrale opening (6) loopt, en waarvan de inwendige diameter enigszins groter is dan de diameter van de flens (10). 5

4. Inrichting volgens de voorafgaande conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de boorsluis (15) aan de grondplaat (2) is bevestigd door tapeinden (17), die zich loodrecht vanaf de grondplaat uitstrekken en grijpen in gaten, die in de flens (16) zijn aangebracht, waarbij deze flens door middel van moeren (17’) in de gewenste oriëntatie ten opzichte 10 van de grondplaat kan worden vastgezet..

5. Inrichting volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de afdichtmanchet (22) bestaat uit een buisstuk 21, dat is verbonden met een bus (23), die in het binnenoppervlak hiervan één of meer afdichtkeerringen (24,25) heeft, die kunnen samenwerken met het 15 buitenoppervlak van een schacht van een boor of dergelijk in het boorgat aan te brengen orgaan.

6. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de afdichtmof is voorzien van twee op een afstand van elkaar gelegen inwendige 20 afdichtkeerringen.

7. Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het buisstuk (12) van het koppelingsdeel (11), door middel van een buiskoppeling (13) is aangesloten op het buisstuk (14) van de boorsluis, dat weer door middel van een 25. buiskoppeling (20) is aangesloten op het buisstuk (21) van de afdichtmanchet (22). 1 1016663 Inrichting volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de opeenvolgende buisstukken (12, 14, 21) met de buitenomtrek van de boor (26) of van de vrieslans (27) een ringvormige ruimte begrenzen, die zich vanaf de grondplaat 30 (2) uitstrekt tot de afdichtringen (24, 25) van de swiffel (22).