NL1027150C2 - Grondboor; werkwijze voor het verdiepen van een schacht in een bodem; en werkwijze voor het voortbrengen van een funderingspaal. - Google Patents

Description

Titel: Grondboor; werkwijze voor het verdiepen van een schacht in een bodem; en werkwijze voor het voortbrengen van een funderingspaal

De uitvinding heeft betrekking op een grondboor voorzien van een in hoofdzaak cilindervormige buis, waarbij rond een buitenzijde van de buis een schroefblad is voorzien.

Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het 5 verdiepen van een schacht in een bodem.

Ook heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het voortbrengen van een funderingspaal.

Een bekende wijze voor het aanbrengen van funderingspalen in de bodem gebeurt met behulp van een geprefabriceerde heipaal. Hierbij wordt 10 de paal verticaal boven de bodem geplaatst en vervolgens de grond in geheid, waarbij de bodemgrond door de heipaal hoofdzakelijk zijwaarts wordt verdrongen. Het heien van heipalen heeft als nadeel, dat de trillingen die als gevolg van het heien worden veroorzaakt, voor veel overlast kunnen zorgen en kunnen leiden tot beschadigingen aan naburige bebouwing.

15 Een alternatief voor de bovengenoemde wijze voor het aanbrengen van funderingspalen gebeurt met behulp van de grondboor. Hierbij wordt een schacht in een bodem geboord, in welke schacht vervolgens bij het terugtrekken van de boor een uithardende massa, bijvoorbeeld beton of betonmortel, door de cilindervormige buis wordt gevoerd. Na het uitharden 20 van de massa is een funderingspaal gevormd die zich in de bodem bevindt zonder dat de paal erin hoeft te worden geheid.

Nadeel van laatstgenoemde wijze voor het aanbrengen van de funderingspaal is dat door het boren van de schacht met behulp van de bekende grondboor, de mechanische eigenschappen van de bodem worden 25 verstoord doordat het schroefblad van de grondboor de bodemgrond losmaakt en naar een bodemoppervlak transporteert. Gevolg hiervan is dat 1027150 2 de mechanische eigenschappen van de gevormde funderingspaal, in het bijzonder het dragend vermogen van de paal, van mindere kwaliteit zullen zijn dan bij een geheide funderingspaal.

Doel van de uitvinding is een grondboor en een werkwijze te 5 verschaffen die bij het boren van de schacht geen of nagenoeg geen bodemgrond naar het oppervlak van de bodem transporteert, maar in plaats hiervan de bodemgrond zijwaarts verdringt. Een gevolg hiervan is dat de mechanische eigenschappen van de bodemgrond gelijk blijven of zelfs worden verbeterd.

10 Dit doel is bereikt met behulp van de grondboor volgens de uitvinding die het kenmerk heeft, dat het schroefblad zich slechts langs een gedeelte van de buis uitstrekt rond of nabij een in gebruik ondergelegen einde van de buis.

Met de grondboor is een werkwijze volgens de uitvinding mogelijk 15 voor het verdiepen van een schacht in een bodem, omvattende: • het althans gedeeltelijk opwaarts transporteren van bodemgrond vanaf een nabij een diepste punt van de schacht gelegen positie over slechts een gedeelte van de schacht; en • het vanaf een op enige afstand van het diepste punt gelegen positie in 20 de schacht verdringen van de bodemgrond.

Doordat het grondtransporterende schroefblad zich over slechts een gedeelte van de buis uitstrekt, wordt tijdens het boren losgedraaide grond slechts over dat deel omhoog getransporteerd en wordt verhinderd dat deze grond het bodemoppervlak bereikt. In plaats daarvan wordt de grond, daar 25 waar het schroefblad ophoudt, bij voorkeur reeds daarvoor, zijwaarts verdrongen, zodat een nagenoeg volledig grondverdringende boor is verkregen. Hierdoor heeft het verdiepen van de schacht geen nadelige gevolgen voor het dragend vermogen van de grond.

Na toepassing van de bovengenoemde werkwijze volgens de 30 uitvinding kan een funderingspaal worden voortgebracht, door een 1027150 3 uithardende massa, bijvoorbeeld beton of betonmortel, door de buis heen in de schacht te voeren.

Voordeel van laatstgenoemde werkwijze is dat een door middel van deze werkwijze voortgebrachte funderingspaal een dragend vermogen zal 5 hebben dat althans nagenoeg overeenkomt met het dragend vermogen van een door middel van heien in een bodem geplaatste funderingspaal.

In een uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding is het einde voorzien van een vorm met een sterk grondverdringend vermogen. Daartoe kan het grondverdringende einde bijvoorbeeld een conisch 10 buitenoppervlak omvatten. Dankzij een dergelijke vorm kan althans een deel van de door het schroefblad omhooggetransporteerde grond reeds tijdens het omhoog transporteren zijwaarts worden verdrongen, hetgeen de mechanische eigenschappen van de bodemgrond ten goede komt.

Een andere uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de 15 uitvinding is mogelijk, waarbij het grondverdringende einde een ten opzichte van de buis in radiale richting ingesprongen buitenoppervlak heeft, met een getrapt, gekromd of anderszins verjongd verloop zodanig dat zich in gebruik bodemgrond in en/of rond dit buitenoppervlak kan hechten ter vorming van een conische mantel met een vrij instelbare tophoek.

20 Dankzij een dergelijke vormgeving van het buitenoppervlak kan zich tijdens het in de grond draaien van dit buitenoppervlak grond in de ingesprongen delen nestelen en door het draaiende buitenoppervlak worden meegevoerd. Verrassenderwijs is daarbij gebleken dat deze meegevoerde grond een conische mantel vormt rond het buitenoppervlak, met een 25 tophoek die per grondsoort verschilt en voor die betreffende grondsoort een optimaal verdringende werking geeft. Aldus is als het ware een zelfinstellend buitenoppervlak verkregen, dat zich in gebruik kan aanpassen aan de verschillende grondsoorten waarin deze boor wordt toegepast. Hierdoor kan voor verschillende grondsoorten met één en 30 dezelfde grondboor worden volstaan, waardoor aanzienlijke kosten kunnen 10271 50 l 4 worden bespaard, terwijl toch steeds een grote mate van verdringing kan worden verkregen.

In een verdere uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding is een schroefbladvrij gedeelte van de buis voorzien van 5 boorweerstand verlagende middelen, bijvoorbeeld rond de buis geplaatste ringen of een rond de buis geplaatste, in gebruik weinig bodemgrond transporterende spiraal. Hiermee kan een contactoppervlak tussen de buis en de schacht worden geminimaliseerd, en daarmee een voor boren benodigd vermogen, zonder dat dit ten koste gaat van eerder genoemde transport- en 10 verdringingseigenschappen.

Voorts gaat in nog een andere uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding het schroefblad vanaf het einde gezien geleidelijk over in een in gebruik weinig bodemgrond transporterende spiraal. Dit is bijvoorbeeld mogelijk door een in radiale richting gemeten dikte van het 15 schroefblad vanaf het einde gezien geleidelijk af te laten nemen tot een geringe dikte, bij welke dikte het schroefblad althans nagenoeg vrij is van bodemgrond transporterende eigenschappen. Voordeel hiervan is dat de opwaartse transportcapaciteit geleidelijk afneemt, zodat er geen abrupte overgang optreedt van grondtransport naar grondverdringing. Ter plaatse 20 van een dergelijke overgang zou een ongewenste opeenhoping van grond kunnen ontstaan, hetgeen het boren zou kunnen bemoeilijken.

In nadere uitwerking kan de buis van de grondboor volgens de uitvinding zijn voorzien van afsluitmiddelen, bijvoorbeeld een deur of een deksel, voor het afsluiten van een nabij het einde gelegen buisopening.

25 Dergelijke afsluitmiddelen verhinderen dat tijdens gebruik grond de buis kan binnendringen.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding is de boor voorzien van een snijmes dat zich in gebruik uitstrekt onder het einde van de buis. Het voordeel hiervan is dat een dergelijk mes 1021150 ' 5 de buisopening vrij kan houden van bodemgrond en/of tegen kan gaan dat afsluitmiddelen verloren gaan tijdens gebruik van de grondboor.

In opnieuw een verdere uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding is de grondboor voorzien van een bij voorkeur concentrisch in 5 de buis opgenomen binnenbuis. Hierdoor is het mogelijk een goede aansluiting tussen enerzijds een toevoer van beton of betonmortel naar de grondboor en anderzijds een doorvoer door de grondboor te bewerkstelligen. Er treden althans nagenoeg geen verschillen op tussen druk in de grondboor en druk in de toevoer.

10 Nadere voordelige uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies. De uitvinding zal hierna worden verduidelijkt aan de hand van een aantal uitvoeringsvoorbeelden onder verwijzing naar de tekening, waarbij gelijke referentietekens naar overeenkomende onderdelen verwijzen. In de tekening toont: 15 figuur 1 èen schematische zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding; figuur 2A een perspectivisch aanzicht van een schroefbladvrij gedeelte van de in figuur 1 getoonde grondboor; figuur 2B een detailaanzicht van een in figuur 2A met een 20 gestippeld kader aangegeven deel van het schroefbladvrije gedeelte; figuur 3A een buiseinde van een eerste alternatieve uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding; figuur 3B een buiseinde van een tweede alternatieve uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding; en 25 figuur 3C een buiseinde van een derde alternatieve uitvoeringsvorm van de grondboor volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een grondboor 1 voorzien van een in hoofdzaak cilindervormige buis 2, waarbij rond een buitenzijde 4 van de buis 2 een schroefblad 6 is voorzien. Het schroefblad 6 heeft een buitendiameter D en 30 strekt zich slechts langs een gedeelte 8 van de buis uit, rond een in gebruik 1027150 6 ondergelegen einde 10 van de buis 2. Dit einde is 10 is aan een onderzijde voorzien van een buisopening 11.

In deze uitvoeringsvorm omvat de buis 2 een schroefbladvrij gedeelte 12 met buitendiameter D, welke overeenkomt met de 5 buitendiameter van het schroefblad 6 en welk gedeelte 12 is voorzien van boorweerstand verlagende middelen 14, welke in deze uitvoeringsvorm zijn uitgevoerd als een weinig bodemgrond transporterende spiraal. Hierbij gaat in deze uitvoeringsvorm van de grondboor het schroefblad naadloos over in de spiraal 14 doordat een in radiale richting gemeten dikte van het 10 schroefblad 6 vanaf het einde gezien geleidelijk af neemt.. Dit is nader weergegeven in figuren 2A en 2B. Hierin is te zien dat de spiraal 14 nauwelijks uitsteekt ten opzichte van een buitenoppervlak van het schroefbladvrije gedeelte 12 van de buis 2, waardoor de spiraal 14 nagenoeg geen bodemgrond kan transporteren. Hoewel deze uitvoeringsvorm is 15 voorzien van dergelijke boorweerstand verlagende middelen 14, zijn deze middelen niet strikt noodzakelijk voor het toepassen van de uitvinding.

Het ondergelegen einde 10 van de buis 2 kan zijn voorzien van afsluitmiddelen, bijvoorbeeld een stalen deur of een stalen deksel (niet getoond). Hiermee kan de buisopening 11 althans tijdens het boren worden 20 afgesloten. Tevens kan de grondboor 1 zijn voorzien van een snijmes 16 dat zich in gebruik uitstrekt onder het einde 10 van de buis 2. Ook is deze uitvoeringsvorm van de grondboor vóórzien van een concentrisch in de buis 2 opgenomen binnenbuis 18. Een diameter van deze binnenbuis 18 wordt doorgaans afgestemd op afmetingen van een toevoermiddelen (niet getoond) 25 waarop de binnenbuis kan worden aangesloten. Mogelijke diameters liggen doorgaans tussen 80 mm en 500 mm.

Het buiseinde 10 van de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van de grondboor 1 volgens de uitvinding heeft een buitenoppervlak met een grondverdringende vorm, in dit geval een conische vorm. Bovendien 10271 50 I_____ 7 strekken het grondverdringende buiseinde 10 en het schroefblad 6 zich in hoofdzaak uit over eenzelfde deel 8 van de buis 2.

De grondboor 1 volgens de uitvinding werkt als volgt. De grondboor 1 wordt verticaal gepositioneerd op een dusdanige wijze dat het 5 ondergelegen einde 10 tegen een bodem (niet getoond) aanligt. Door de grondboor 1 om een hartlijn M te laten roteren wordt een schacht (niet getoond) geboord. Bij het boren wordt door het mes 16 losgewoelde bodemgrond door het schroefblad 6 omhooggetransporteerd over een gedeelte van de schacht getransporteerd. Daarbij wordt bij voorkeur althans 10 een deel van deze grond simultaan zijwaarts verdrongen in de schacht, door het einde. Bij voorkeur zijn de opwaartse transportcapaciteit van het schroefblad 6 en de zijwaartse verdringingscapaciteit van het einde 10 zodanig op elkaar afgestemd dat bij het eindigen van het opwaarts transport (d.w.z.) daar waar schroefblad 6 overgaat in spiraal 14) in hoofdzaak alle 15 grond zijwaarts is verdrongen, zodat ter plaatse van genoemde overgang geen opeenhoping van grond ontstaat.

Wanneer de schacht een gewenste diepte heeft bereikt wordt, tijdens het uit de schacht terugtrekken van de grondboor 1, een uithardende massa (niet getoond), bijvoorbeeld beton of betonmortel, door de buis 2 heen 20 in de schacht gevoerd. Om de massa door de buisopening 11 uit de buis 2 te laten stromen, dienen de afsluitmiddelen te worden verwijderd. Dit kan bijvoorbeeld plaatsvinden onder druk van de massa, die aan het ondergelegen einde uit de buis wordt geperst, maar het is ook mogelijk dat de afsluitmiddelen worden losgemaakt voordat de massa de buisopening 11 25 bereikt, via daartoe voorziene ontgrendelmiddelen (niet getoond). Nadat een gewenste hoeveelheid massa door de buis 2 in de schacht is gevoerd en de boor is weggenomen, kunnen de afsluitmiddelen op het diepste punt in de schacht worden achtergelaten.

In de hiervoor genoemde uitvoeringsvorm is de grondboor 1 30 uitgevoerd met een conisch gevormd buiseinde 10. Dit zorgt ervoor dat 1027150 8 tijdens het omhoog transporteren van bodemgrond door het schroefblad 6 een deel daarvan grond zijwaarts wordt verdrongen.

In figuren 3A, 3B, en 3C zijn alternatieve uitvoeringsvormen weergegeven waarin het buiseinde 10 een ten opzichte van de buis 2 in 5 radiale richting ingesprongen buitenoppervlak (zie figuur 3A) heeft, met een getrapt (zie figuur 3B), gekromd (zie figuur 3C) of anderszins verjongd verloop. Dankzij een dergelijke vormgeving van het buiseinde 10 kan zich tijdens het in de grond draaien van dit buiseinde 10 bodemgrond tegen de ingesprongen delen nestelen en door het draaiende buiseinde 10 worden 10 meegevoerd. Hierdoor vormt zich in gebruik een conische mantel 20i (met i gelijk aan A, B of C) met een vrij instelbare tophoek ai. Gebleken is dat deze tophoek ai per grondsoort verschilt en voor die betreffende grondsoort een optimaal verdringende werking heeft. Een dergelijk buiseinde is beschreven en nader toegelicht in de niet vóórgepubliceerde Nederlandse 15 octrooiaanvrage met titel 'Grondboor en werkwijze voor het vervaardigen van een boorgat en een funderingspaal' van aanvraagster. De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en de tekening getoonde uitvoeringsvormen. Alle combinaties van (delen van) beschreven en/of getoonde uitvoeringsvormen worden geacht onder de uitvindingsgedachte te 20 vallen. Bovendien zijn variaties mogelijk binnen het door de conclusies geschetste raam van de uitvinding. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om de weerstand verlagende middelen uit te voeren als rond de buis geplaatste ringen.

25 10271 5 0 «

Claims (15)

1. Grondboor voorzien van een in hoofdzaak cilindervormige buis, waarbij rond een buitenzijde van de buis een schroefblad is voorzien, met het kenmerk, dat het schroefblad zich slechts langs een gedeelte van de buis uitstrekt rond of nabij een in gebruik ondergelegen einde van de buis.

2. Grondboor volgens conclusie 1, waarbij het einde een grondverdringende vorm heeft.

3. Grondboor volgens conclusie 2, waarbij de grondverdringende vorm en het schroefblad zich in hoofdzaak uitstrekken over eenzelfde deel van de buis.

4. Grondboor volgens conclusie 2 of 3, waarbij het grondverdringende einde een conisch buitenoppervlak omvat.

5. Grondboor volgens conclusie 2, 3 of 4, waarbij het grondverdringende einde een ten opzichte van de buis in radiale richting ingesprongen buitenoppervlak heeft, met een getrapt, gekromd of 15 anderszins verjongd verloop zodanig dat zich in gebruik bodemgrond in en/of rond dit buitenoppervlak kan hechten ter vorming van een conische mantel met een vrij instelbare tophoek.

6. Grondboor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een schroefbladvrij gedeelte van de buis is voorzien van boorweerstand 20 verlagende middelen.

7. Grondboor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het schroefblad overgaat in een in gebruik weinig bodemgrond transporterende spiraal.

8. Grondboor volgens conclusie 7, waarbij een in radiale richting 25 gemeten dikte van het schroefblad vanaf het einde gezien geleidelijk afheemt tot een geringe dikte, bij welke dikte het schroefblad althans nagenoeg vrij is van bodemgrond transporterende eigenschappen. 1027150

9. Grondboor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de boor is voorzien van een snijmes dat zich in gebruik uitstrekt onder het einde van de buis.

10. Grondboor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de 5 grondboor is voorzien van een in de buis opgenomen binnenbuis.

11. Grondboor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de buis is voorzien van afsluitmiddelen voor het afsluiten van een nabij het einde gelegen buisopening.

12. Grondboor volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een 10 buitendiameter van het schroefblad althans nagenoeg gelijk is aan een buitendiameter van het schroefbladvrije gedeelte van de buis.

13. Werkwijze voor het verdiepen van een schacht in een bodem met behulp van een grondboor volgens een der conclusies 1-12, omvattende: • het althans gedeeltelijk opwaarts transporteren van bodemgrond 15 vanaf een nabij een diepste punt van de schacht gelegen positie over slechts een gedeelte van de schacht; • het vanaf een op enige afstand van het diepste punt gelegen positie in de schacht verdringen van de bodemgrond.

14. Werkwijze voor het voortbrengen van een funderingspaal, waarbij 20 gebruik wordt gemaakt van een werkwijze volgens conclusie 13, waarna een uithardende massa, bijvoorbeeld beton of betonmortel, door de buis heen in de schacht wordt gevoerd.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, waarbij gebruik wordt gemaakt van een grondboor volgens conclusie 12, waarbij de afsluitmiddelen 25 voorafgaand aan of door het in de schacht voeren van de uithardende massa worden losgemaakt van de buisopening en in de schacht worden achtergelaten. 1 50 "