NL1029541C2 - Schroefinjectieboor en werkwijze voor het vervaardigen van een funderingspaal. - Google Patents

Description

Schroefinjectieboor en werkwijze voor het vervaardigen van een funderingspaal.

De uitvinding heeft betrekking op een schroefinjectieboor voor het vervaardigen van een funderingspaal, omvattende een schacht, voorzien van ten minste één injectieopening, en een schroefblad dat zich rond een ondereinde van de schacht uitstrekt en een buitendiameter (D) heeft die groter is dan een buitendiameter (d) van de 5 rest van de schroefinjectieboor, en afsluitmiddelen die zijn ingericht om de ten minste ene injectieopening afwisselend vrij te geven en af te sluiten, waarbij de afsluitmiddelen een klep omvatten die zwenkbaar nabij een rand van de injectieopening is bevestigd, waarbij de injectieopening en bijbehorende klep zijn aangebracht in een eindvlak van de schacht, en waarbij het eindvlak een scherpe hoek insluit met een hartlijn (C) van de 10 schacht.

Een dergelijke schroefinjectieboor is bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0.371.533. De schacht van de bekende schroefinjectieboor heeft een conisch uiteinde waarin een injectieopening met bijbehorende klep zijn voorzien. Het conische uiteinde van de schacht vormt aldus het eindvlak van de schacht. De klep heeft een puntvormig 15 onderste gedeelte dat in een gesloten toestand van de klep een punt van de schacht vormt.

De bekende boor wordt in de bodem geschroefd, tot aan een gewenste diepte, bijvoorbeeld tot in of op een draagkrachtige laag. De schacht wordt vervolgens gevuld met een uithardend materiaal, zoals bijvoorbeeld beton, betonmortel, cement en/of grout 20 (dit is een mengsel van cement en een gel, bij voorkeur een opwellende gel). Reeds tijdens het in de bodem schroeven van de boor wordt vulmateriaal via de injectieopening in de bodem geïnjecteerd. Dit materiaal vormt rondom de schacht een laag, die tijdens het inschroeven als smeermiddel kan fungeren en na uitharden een stijve mantel vormt, die de schacht tegen schadelijke invloeden van de omringende 25 grond kan beschermen en de algehele sterkte van de funderingspaal kan vergroten. De laag kan bovendien op het grensgebied met de omringende grond verzilten en aldus een chemische verankering vormen. Nabij het ondereinde van de boor, heeft de laag een relatief grote dikte met een buitendiameter die ten minste gelijk is aan die van het schroefblad. Het vulmateriaal is ter plaatse, dankzij de mengende werking van het 30 schroefblad, intensief met de omringende grond vermengd en kan na uitharding een brede voet vormen die bijdraagt aan het draagvermogen van de funderingspaal.

1029541 2

De bekende schroefinjectieboor heeft als bezwaar dat het conische uiteinde van de schacht en de daarin voorziene klep relatief moeilijk te vervaardigen zijn.

Met de uitvinding wordt onder meer beoogd te voorzien in een schroefinjectieboor van de in de aanhef beschreven soort waarin aan dit bezwaar althans 5 in belangrijke mate is tegemoet gekomen.

Daartoe heeft een schroefinjectieboor van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding als kenmerk dat het eindvlak een in hoofdzaak recht vlak is dat zich over in hoofdzaak een gehele doorsnede van de schacht uitstrekt. Een recht eindvlak is door zijn geometrie eenvoudiger te vervaardigen dan een eindvlak met 10 conische vorm. Het rechte eindvlak kan eenvoudig worden verkregen door de schacht af te schuinen, bijvoorbeeld door slijpen. Doordat het eindvlak een recht vlak is, kan ook de klep recht zijn uitgevoerd. Het is niet meer nodig om de klep te voorzien van een puntvormig onderste gedeelte omdat de schacht door het rechte eindvlak dat afschuining vanzelf een puntvormig onderste uiteinde krijgt.

15 Volgens een voordelig aspect van de uitvinding kunnen de afsluitmiddelen zodanig zijn uitgevoerd dat vrijgave van de injectieopening geschiedt onder invloed van de zwaartekracht. In een dergelijk geval zijn geen aparte aandrijfiniddelen nodig om de afsluitmiddelen te openen, hetgeen tot een eenvoudige schroefinjectieboor leidt. Dit is des te voordeliger aangezien de boor in de grond achterblijft.

20 Alternatief of daarnaast kunnen de afsluitmiddelen zodanig zijn uitgevoerd dat deze kunnen worden geopend door het te injecteren vulmateriaal. Dit vulmateriaal kan daartoe al of niet onder druk in de schacht worden gebracht. Ook in dit geval zijn geen aparte aandrijfiniddelen nodig om de afsluitmiddelen te openen.

Volgens een verder voordelig aspect van de uitvinding kunnen de 25 afsluitmiddelen zodanig zijn ingericht dat sluiten daarvan plaatsvindt door rotatie, althans een schroefbeweging van de boor. Zo kunnen de afsluitmiddelen bijvoorbeeld door een neergaande schroefbeweging van de boor worden dichtgedrukt door omringende grond. In een dergelijk geval zijn de afsluitmiddelen bij voorkeur zodanig vormgegeven dat deze door een opwaartse schroefbeweging van de boor kunnen 30 worden geopend. Hierdoor kan dosering van vulmateriaal eenvoudig worden geregeld door de rotatierichting van de schroefinjectieboor om te keren of rotatie tijdelijk stop te zetten. Door omkering van de rotatierichting en de daarmee gepaard gaande op- en 3 neergaande beweging van de boor zal het geïnjecteerde vulmateriaal bovendien door het schroefblad intensief met de omringende grond worden vermengd, waardoor een goede hechting en krachtenoverdracht kan plaatsvinden naar de omringende grond.

Volgens nog een verder aspect van de uitvinding kunnen de afsluitmiddelen 5 met behulp van voorspanmiddelen zijn voorgespannen richting een afsluitende stand. In een dergelijk geval kunnen de afsluitmiddelen worden geopend onder dmk van door de schacht aangevoerd vulmateriaal en worden gesloten wanneer deze druk kleiner is dan een door de voorspanmiddelen uitgeoefende voorspankracht. Aldus kan dosering van vulmateriaal worden geregeld door de druk te regelen waarmee het vulmateriaal in de 10 schacht wordt gebracht.

Volgens een verder voordelig aspect van de uitvinding zijn de afsluitmiddelen bij voorkeur zodanig uitgevoerd dat deze zich in geopende toestand uitstrekken tussen de betreffende injectieopening en de omringende grond. Aldus kunnen de afsluitmiddelen zelfs in geopende toestand de injectieopening afschermen tegen 15 binnendringende grond.

Volgens een verder voordelig aspect van de uitvinding kan rond de schacht een tweede schroefblad zijn voorzien, met een draairichting die tegengesteld is aan die van het eerste schroefblad. Hierdoor zal tijdens het boren een nog intensievere vermenging van vulmateriaal en losgeboorde grond plaatsvinden.

20 De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een funderingspaal, onder gebruikmaking van een schroefinjectieboor volgens de uitvinding.

In de verdere volgconclusies zijn verdere voordelige uitvoeringsvormen van een schroefinjectieboor volgens de uitvinding beschreven, alsmede een daarmee uit te 25 voeren werkwijze voor het vervaardigen van een funderingspaal.

Ter verduidelijking van de uitvinding zullen uitvoeringsvoorbeelden van een schroefinjectieboor volgens de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont: FIG. 1 in vooraanzicht een schroefinjectieboor volgens de uitvinding; 30 FIGn. 2A,B de schroefinjectieboor uit Figuur 1, in zijaanzicht, met gesloten, respectievelijk geopende afsluitmiddelen, 4 FIGn. 3 A,B in vooraanzicht een alternatieve uitvoeringsvorm van een schroefinjectieboor volgens de uitvinding, met gesloten, respectievelijk geopende afsluitmiddelen; FIG. 4 in vooraanzicht een uitvoeringsvariant van de schroefinjectieboor 5 volgens Figuur 2A, met keerschroefblad; en FIG. 5 in vooraanzicht een verdere uitvoeringsvariant van de schroefinjectieboor volgens Figuur 2A, met ruimstrip.

In deze beschrijving hebben gelijke of corresponderende delen gelijke of corresponderende verwijzingscij fers.

10 Figuren 1 en 2A,B tonen een eerste uitvoeringsvorm van een schroefinjectieboor 1 volgens de uitvinding. Deze schroefinjectieboor 1 omvat een cilindervormige, holle schacht 2 met een lengte L en een buitendiameter d. De schacht 2 is nabij een in gebruik boven gelegen einde 3 voorzien van koppelmiddelen 4 voor koppeling van de boor 1 aan (niet getoonde) aandrijfmiddelen voor het in de grond; 15 schroeven van de boor 1. De schacht 2 is voorts nabij een in gebruik ondergelegen einde 5 voorzien van een injectieopening 6 en afsluitmiddelen 8. De afsluitmiddelen 8 zijn ingericht om de injectieopening 6 naar wens vrij te geven en af te sluiten, op hierna nog nader te beschrijven wijze. Voorts is rond het ondereinde 5 een schroefblad 10 voorzien, met een buitendiameter D die groter is dan de buitendiameter d van de schacht 2. Dit 20 schroefblad 10 heeft in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld ongeveer één winding doch kan in alternatieve uitvoeringsvormen meer windingen omvatten of slechts een deel van een winding omvatten. Voorts kan het schroefblad 10 zich uitstrekken tot voorbij het ondereinde 5 van de boor 1, als getoond, en aldus een snijmes 12 vormen. Dit snijmes 12 kan overigens ook als apart, onderdeel zijn uitgevoerd, los van het schroefblad 10.

25 Zoals beter te zien in Figuur 2A en B is de injectieopening 6 in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld aangebracht in een afgeschuind eindvlak 7 van de schacht 2. Dit eindvlak 7 sluit een scherpe hoek α in met een hartlijn C van de schacht 2. Deze hoek α bedraagt in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld ongeveer 45°, doch kan in alternatieve uitvoeringsvoorbeelden andere waarden aannemen. Bij voorkeur zal de hoek α tussen 30 ongeveer 30° en 75° bedragen. Door de afschuining is de injectieopening 6 in hoofdzaak ovaal van vorm.

5

De afsluitmiddelen 8 omvatten in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld een enigszins ovale klep 14 die met behulp van een scharnier 15 zwenkbaar aan de schacht 2 is bevestigd, nabij een in inschroefrichting gezien voorgelegen rand van de injectieopening 6. Daarbij is de oriëntatie van het scharnier 15 zodanig dat een zwenkas 5 R daarvan zich uitstrekt in het afgeschuinde eindvlak 7, in hoofdzaak evenwijdig aan een lange as van de ovale opening 6 en klep 14. Dankzij een dergelijke oriëntatie kan de klep 14 in een eerste stand van de boor 1 omlaag zwenken en aldus de injectieopening 6 vrijgeven, en zal de klep 14 bij verder draaien van de boor 1 door omringende bodemwanden terug worden gezwenkt naar een stand waarin de injectieopening 6 wordt 10 afgesloten.

De hiervoor beschreven afsluitmiddelen 8 werken als volgt. Wanneer de schroefïnjectieboor 1 in de grond wordt geschroefd zal de klep 14 door tegendruk van de omringende grond in een gesloten positie worden gehouden. Teneinde de klep 14 te openen dient de boor 1 enigszins terug omhoog te worden getrokken. Hierdoor zal 15 onder het booreinde 5 een boorholte vrijkomen, die ruimte biedt om de klep 14 omlaag te laten zwenken, onder invloed van de zwaartekracht en/of druk van in de schacht 2 aanwezig vulmateriaal (niet getoond). Dit vulmateriaal kan alsdan in genoemde boorholte stromen of met overdruk worden geïnjecteerd. Wanneer de schroefïnjectieboor 1 vervolgens weer omlaag wordt geschroefd zal de opengezwenkte 20 klep 14 door de omringende bodemwand omhoog worden gedwongen naar een afsluitende stand, waarin de injectieopening 6 is afgeschermd tegen binnendringende grond. Het in de bodem geïnjecteerde vulmateriaal zal door de ronddraaiende beweging van het schroefblad 10 omhoog worden getransporteerd en rondom de schacht 2 een smerende en beschermende laag vormen. Aangezien de klep 14 zich in geopende 25 toestand uitstrekt tussen de opening 6 en een tegenover deze opening 6 gelegen grond wand, zal de klep 14 de opening 6 ook in deze stand afschermen tegen binnendringende grond.

In de Figuren 3 A,B is een alternatieve uitvoeringsvorm getoond van een boor 101 volgens de uitvinding waarbij het afgeschuinde eindvlak 107 volgens Figuur 1 en 30 2A,B is vervangen door een recht eindvlak 107, dat zich in hoofdzaak haaks op een hartlijn C van de schacht 102 uitstrekt. De injectieopening 106 is wederom in dit eindvlak 107 aangebracht en heeft in dit uitvoeringsvoorbeeld een in hoofdzaak ronde 6 vorm. De afsluitmiddelen 108 omvatten een in hoofdzaak ronde klep 114 die zwenkbaar aan een omtreksrand van de injectieopening 106 is bevestigd door middel van een scharnier 115, waarbij de schamieras R zich in hoofdzaak evenwijdig uitstrekt aan een snijrand 113 van het snijmes 112, aan eenzelfde zijde van de schacht 102 als genoemde 5 snijrand 113.

De werking van de afsluitmiddelen 108 komt in hoofdlijnen overeen met de hiervoor beschreven werking aan de hand van Figuur 1 en 2A,B. Omdat bij deze uitvoeringsvorm de kans bestaat dat de klep 114 bij doordraaien van de boor 101 niet geheel wordt gesloten door de omringende bodem, kunnen aanvullende middelen zijn 10 voorzien om de klep 114 te helpen sluiten. Zo kan het scharnier 115 voorspanmiddelen omvatten, bijvoorbeeld een torsieveer (niet getoond), die de klep 114 voorspannen richting een afsluitenden stand. In een dergelijk geval kan de klep 114 tegen de voorspankracht in worden geopend met behulp van door het vulmateriaal op de klep 114 uitgeoefende druk. Alternatief kunnen in of nabij het scharnier 115 15 aandrijfmiddelen zijn voorzien, bijvoorbeeld elektromechanisch, pneumatisch of hydraulisch, waarmee de klep 114 kan worden dichtgezwenkt en eventueel kan worden opengezwenkt. Vanzelfsprekend kunnen dergelijke voorspanmiddelen of aandrijfmiddelen ook zijn aangebracht in de eerder beschreven uitvoeringsvorm volgens Figuur 1 en 2A,B en de hierna nog te beschrijven uitvoeringsvormen.

20 Figuur 4 toont een verdere uitvoeringsvariant van een schroefinjectieboor 201 volgens de uitvinding, waarbij ten opzichte van de in Figuur 2A getoonde uitvoeringsvorm een schroefblad 220 is toegevoegd. Dit extra schroefblad 220 strekt zich rond schacht 202 uit, boven het eerste schroefblad 210, met een tegengestelde draairichting en een buitendiameter D' die bij voorkeur kleiner is dan die van het eerste 25 schroefblad 210. Hierdoor kan dit additionele schroefblad 220 als keerschoep fungeren, en kan in gebruik een nog intensievere vermenging van vulmateriaal en aanwezige grond plaatsvinden.

Figuur 5 toont een uitvoeringsvariant van een schroefinjectieboor 301 volgens de uitvinding waarbij boven het schroefblad 310 een wrijvingsbreker 325 is voorzien.

30 Deze creëert tijdens het inschroeven van de boor 301 ruimte tussen de omringende grond en de schacht 302, welke ruimte zich vervolgens kan vullen met via de injectieopening 6 geïnjecteerd vulmateriaal, zoals grout. Hierdoor kan nog beter worden 7 gegarandeerd dat zich rond de schacht 302 een voldoende dikke laag vulmateriaal kan vormen, welke tijdens het inbrengen van de boor 301 als smeermiddel kan fungeren en in uitgeharde toestand de boor 301 kan beschermen tegen bijvoorbeeld corrosie of dergelijke schadelijke invloeden van omringende grond.

5 De uitvinding is geenszins beperkt tot de in de beschrijving en de tekening getoonde uitvoeringsvoorbeelden. Alle combinaties van (delen van) de hiervoor getoonde en beschreven uitvoeringsvormen worden geacht onder de uitvindingsgedachte te vallen. Zo kunnen de schroefmjectieboren volgens de uitvinding bijvoorbeeld zowel een additionele keerschoep als een wrijvingsbreker omvatten, in 10 combinatie met een afgeschuind eindvlak (als getoond in Figuur 1, 2A,B, 4 en 5) of een recht eindvlak (als getoond in Fig. 3A,B).

Bovendien zijn vele variaties op de getoonde uitvoeringsvarianten mogelijk. Zo kan de of elke injectieopening bijvoorbeeld in de schachtwand boven de eindvlakken zijn aangebracht. De afsluitmiddelen kunnen in dat geval eenzelfde soort zwenkbare 15 klep omvatten, welke onder invloed van in de schacht aanwezig vulmateriaal naar buiten kunnen worden gezwenkt en door een draaiende beweging van de boor terug kunnen worden gezwenkt, naar een afsluitende stand.

Deze en vele andere variaties worden geacht binnen het raam van de uitvinding te vallen als verwoord in de hiernavolgende conclusies.

1029541

Claims (14)

1. Schroefinjectieboor voor het vervaardigen van een funderingspaal, omvattende een schacht, voorzien van ten minste één injectieopening, en een schroefblad dat zich rond een ondereinde van de schacht uitstrekt en een buitendiameter (D) heeft die groter is dan een buitendiameter (d) van de rest van de schroefinjectieboor, 5 en afsluitmiddelen die zijn ingericht om de ten minste ene injectieopening afwisselend vrij te geven en af te sluiten, waarbij de afsluitmiddelen een klep omvatten die zwenkbaar nabij een rand van de injectieopening is bevestigd, waarbij de injectieopening en bijbehorende klep zijn aangebracht in een eindvlak van de schacht, en waarbij het eindvlak een scherpe hoek insluit met een hartlijn (C) van de schacht, 10 met het kenmerk, dat het eindvlak een in hoofdzaak recht vlak is dat zich over in hoofdzaak een gehele doorsnede van de schacht uitstrekt.

2. Schroefinjectieboor volgens conclusie 1, waarbij de ingesloten hoek tussen ongeveer 30° en 75° is gelegen en bij voorkeur ongeveer 45° bedraagt.

3. Schroefinjectieboor volgens conclusie 1 of 2, waarbij de afsluitmiddelen zijn 15 ingericht om de ten minste ene injectieopening vrij te geven onder invloed van de zwaartekracht.

4. Schroefinjectieboor volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de afsluitmiddelen zijn ingericht om de ten minste ene injectieopening vrij te geven onder invloed van druk, uitgeoefend door in gebruik in de schacht aanwezig vulmateriaal.

5. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de afsluitmiddelen zijn ingericht om vanuit een vrijgevende stand naar een afsluitende stand te worden gebracht door een schroefbeweging van de boor.

6. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij voorspanmiddelen zijn voorzien om de afsluitmiddelen voor te spannen in een 25 afsluitende stand.

7. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de afsluitmiddelen zich in de vrijgevende uitstrekken tussen de injectieopening en omringende grond. 1029541

8. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de klep een langwerpige of elliptische vorm heeft, en een zwenkas van de klep zich in hoofdzaak evenwijdig aan de lengterichting van de klep uitstrekt.

9. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het 5 schroefblad zich over slechts een deel van de schachtlengte uitstrekt, en hooguit enkele windingen omvat.

10. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het schroefbladblad tot voorbij het ondereinde van de schacht reikt, ter vorming van een snijmes.

11. Schroefinjectieboor volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij rond de schacht een tweede schroefblad is voorzien, met een draairichting die tegengesteld is aan die van het eerste schroefblad.

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een funderingspaal, onder gebruikmaking van een schroefinjectieboor volgens een van de voorgaande conclusies, 15 waarbij de ten minste ene injectieopening tijdens het in de bodem schroeven van de boor gecontroleerd en herhaaldelijk wordt afgesloten en vrijgegeven, voor het in de bodem brengen van vulmateriaal.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de of elke injectieopening wordt vrijgegeven door de boor tijdens het in de bodem schroeven over geringe afstand 20 omhoog te bewegen.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, waarbij de of elke injectieopening door afsluitmiddelen wordt afgesloten door een schroefbeweging van de boor. 1029541