NL2009919C2

NL2009919C2 - Injectieboor voor het in een bodem vervaardigen van een constructie-element.

Info

Publication number: NL2009919C2
Application number: NL2009919A
Authority: NL
Inventors: Rick Oostwaard
Original assignee: Digi Exchange V O F
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-04

Description

Injectieboor voor het in een bodem vervaardigen van een constructie-element

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een injectieboor voor het in een bodem vervaardigen van een constructie-element uit uitgeharde massa, in het bijzonder een 5 funderingspaal, omvattende een langwerpige schacht met een axiale holte om een uithardbare massa door te voeren en met ten minste één evacuatieopening om de uithardbare massa daarlangs uit de holte te evacueren, en waarbij afdichtmiddelen zijn voorzien die zijn ingericht om de ten minste ene evacuatieopening afwisselend vrij te geven en af te dichten.

10

Een dergelijke injectieboor is bekend uit Nederlands octrooi met nummer NL 1029541. De daarin beschreven injectieboor omvat een holle, stalen schacht die met een daarop afgestemde inrichting al roterende in de bodem wordt gedreven. Een geschikte uithardbare massa, zoals beton, betonmortel, cement en/of grout, wordt in een axiale 15 holte in de schacht gevoerd, bijvoorbeeld door storten of pompen, en kan hieruit ontwijken via een evacuatieopening die nabij een onderste uiteinde in de schacht is voorzien. De uithardbare massa vormt hierbij een smeerlaag rondom een buitenwand van de schacht, die bij het inbrengen van de schacht in de bodem een lagere wrijvingsweerstand biedt ten opzichte van de normale omringende grond, zodat slechts 20 een gering koppel nodig is om de schacht verder de bodem in te drijven. Wanneer de schacht tot een gewenste diepte in de bodem is gedreven, zal deze laag vermengd met losgewoelde grond uitharden en bijdragen aan een sterkte van het uiteindelijke constructie-element. Na bereiken van de gewenste diepte wordt de schacht gewoonlijk herhaaldelijk op en neer gedreven om al doende een grote hoeveelheid aan de 25 uithardbare massa aan de bodem te kunnen afstaan en met de bodem te vermengen om na uitharden een solide funderingsvoet te vormen die het draagvermogen van het constructie-element vergroot.

Bij het in de bodem drijven van de schacht, en met name tijdens het herhaaldelijk op en 30 neer drijven daarvan om de verzwaarde klomp te vormen, kan een hoeveelheid van de losgewoelde grond via de evacuatieopening de axiale holte in de schacht binnendringen. Een menging van de binnengedrongen grond met de in de axiale holte aanwezige 2 uithardbare massa kan tot klompvorming leiden. Hierdoor kunnen vaste klompen in de holte in de schacht ontstaan die de evacuatieopening verstoppen zodat de uithardbare massa hierlangs niet meer kan ontwijken. Als gevolg wordt onvoldoende uithardbare massa in de bodem geïnjecteerd, en wordt een minder betrouwbare funderingspaal 5 verkregen, of kan deze zelfs helemaal niet meer worden vervaardigd. Om dit tegen te gaan is de bekende injectieboor aan het onderste uiteinde voorzien van een scharnierende klep die is ingericht om de evacuatieopening afwisselend vrij te geven en af te sluiten.

10 Hoewel een dergelijke klep op zich grotendeels een binnendringen van losgewoelde grond de schacht in tegen gaat, vormt deze een relatief kwetsbaar deel aan de boor. In sommige gevallen, met name na veelvuldig herhaaldelijk gebruik van de injectieboor, kan de klep daarbij in meer of mindere mate vervormen, waardoor deze niet langer goed aansluit tegen een deel van de schacht met de evacuatieopening. Via een mogelijk 15 opening tussen de klep en de schacht kan dan alsnog grond in de holte van de injectieboor terecht komen. De onderhavige uitvinding beoogt aldus onder meer om een injectieboor te verschaffen waarin de afdichting op een alternatieve, minder kwetsbare manier wordt gerealiseerd.

20 Om aan het beoogde doel tegemoet te komen is een injectieboor volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat de afdichtmiddelen een elastisch lichaam omvatten dat vanuit een eerste toestand waarin het elastische lichaam de evacuatieopening afdicht elastisch vervormbaar is in een tweede elastisch vervormde toestand waarin het elastisch lichaam de evacuatieopening althans ten dele vrijgeeft. Het elastische lichaam 25 zal door zijn elastische eigenschappen minder snel of vrijwel helemaal niet permanent plastische vervormen en biedt daardoor ook na veelvuldig herhaaldelijk gebruik van de boorinrichting een resolute en betrouwbare afdichting. Een binnendringen van grond in de holte van de boor wordt hierdoor althans vrijwel geheel uitgesloten.

30 Het elastische lichaam kan volledig zelfstandig, zonder additionele afdichtmiddelen, worden toegepast om de evacuatieopening afwisselend vrij te geven en af te dichten. Alternatief behoort het ook tot de mogelijkheden om het elastische lichaam toe te 3 passen samen met additionele afdichtmiddelen, zoals bijvoorbeeld een klep. Hierbij vormt het elastische lichaam een flexibele buffer die een volledig dichte en passende sluiting tussen de evacuatieopening en de additionele afdichtmiddelen realiseert.

5 In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm is de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat het elastische lichaam is ingericht om de ten minste ene evacuatieopening vrij te geven onder invloed van een daarop uitgeoefende een veerkracht van het elastische lichaam overschrijdende druk. Zo kan bijvoorbeeld een de veerkracht overschrijdende druk door een hoeveelheid in gebruik in de schacht 10 aanwezig uithardbare massa aan het elastisch lichaam worden opgelegd om de evacuatieopening vrij te geven. Hierdoor zijn geen verdere extra voorzieningen in of bij de injectieboor nodig om het elastische lichaam vanuit de eerste afdichtende toestand in de tweede vrijgevende toestand te brengen.

15 In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding als kenmerk dat het elastische lichaam in de eerste toestand met een voorspanning de evacuatieopening afdicht. Zo kunnen voorspanmiddelen zijn voorzien waarmee het elastische lichaam met een voorspankracht kan worden voorgespannen in de eerste toestand. Hierdoor dicht het elastische lichaam de evacuatieopening af zolang 20 geen tegengestelde kracht op het elastische lichaam wordt uitgeoefend die de voorspankracht overschrijdt. De afdichtmiddelen kunnen worden geopend onder druk van een hoeveelheid door de schacht aangevoerde uithardbare massa en worden gesloten wanneer deze druk kleiner is dan een door de voorspanmiddelen uitgeoefende voorspankracht. Aldus kan dosering van een hoeveelheid in de bodem gevoerde 25 uithardbare massa worden geregeld door de druk te regelen waarmee de uithardbare massa in de schacht wordt gebracht.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat het elastische lichaam een rubberen afdichting omvat. Het 30 elastische lichaam kan voor toepassing in een boorinrichting volgens de onderhavige uitvinding echter ook van een ander voldoende sterk en flexibel materiaal zijn vervaardigd.

4

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding als kenmerk dat de evacuatieopening en de afdichtmiddelen zijn aangebracht in een booruiteinde van de schacht. De afdichtmiddelen liggen aldus in een boorrichting 5 in het verlengde van de schacht waardoor gecontroleerd een druk met in de holte aanwezige uithardbare massa op het elastische lichaam kan worden uitgeoefend.

Een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding heeft als kenmerk dat over het elastische lichaam een slijtvaste afscherming 10 is voorzien. De slijtvaste afscherming, bijvoorbeeld een metalen beschermplaat, behoedt het elastische lichaam tegen slijtage-inwerkingen en zorgt daarmee dat het elastische lichaam ook na veelvuldig gebruik van de injectieboor betrouwbaar blijft afdichten. In een bijzondere uitvoeringsvorm hiervan heeft de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding als kenmerk dat de afscherming een behuizing is waarin laterale 15 uitstroomopeningen zijn voorzien. De behuizing beschermt het elastische lichaam aan alle zijden en biedt tevens een goede bevestigingsmogelijkheid om het elastische lichaam tegen een buitenzijde van de schacht over de evacuatieopening heen te bevestigen. De laterale uitstroomopeningen maken daarbij een doorvloeiing van door de evacuatieopening vrijgegeven hoeveelheid uithardbare massa naar het boorgat toe 20 mogelijk.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding als kenmerk dat rondom de schacht een schroefblad is voorzien. Het schroefblad zorgt voor een goede vermenging van de toegevoerde uithardbare massa en 25 losgewoelde grond. In een bijzondere uitvoeringsvorm hiervan heeft de injectieboor volgens de onderhavige uitvinding als kenmerk dat het schroefblad zich over slechts een deel van de schachtlengte uitstrekt. Een door het schroefblad verhoogde wrijvingsweerstand bij het in de grond brengen van de injectieboor blijft hierdoor beperkt. In een verdere bijzondere uitvoeringsvorm hiervan is de injectieboor volgens 30 de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat het schroefblad tot voorbij het ondereinde van de schacht met af sluitmiddelen reikt, ter vorming van een snijmes. Dit snijmes woelt niet alleen de voor het uiteinde van de schacht gelegen grond om, om een 5 voortbeweging van de schacht de grond in te versoepelen, maar voorkomt ook eventuele beschadigingen aan de afdichtmiddelen als gevolg van een onverhoopt stuiten op schadelijke elementen in de boorrichting.

5 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont: figuur 1 een vooraanzicht van een uitvoeringsvoorbeeld van een kop van een injectieboor volgens de uitvinding; 10 Het figuur is overigens zuiver schematisch en mogelijk niet op schaal getekend. Met name kunnen, ter wille van de duidelijkheid, sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven.

Zoals in figuur 1 is getoond omvat de kop van een injectieboor 1 volgens de 15 onderhavige uitvinding een uiteinde van een langwerpige schacht 2 waardoor een axiale holte 3 loopt. Via de holte 3 kan een uithardbare massa door de schacht worden gevoerd naar een uiteinde van de schacht. Aan het uiteinde van de schacht kan de uithardbare massa aan een boorgat worden vrijgegeven via een evacuatieopening 4. Na uitharden van de uithardbare massa in het boorgat wordt hierdoor een constructie-element zoals 20 een funderingspaal in de bodem gerealiseerd. De injectieboor kan volgens gebruikelijke manier, bijvoorbeeld met aandrijfmiddelen, in de grond worden gebracht. Hiertoe behoren trillen, heien en, zoals in dit uitvoeringsvoorbeeld, roterend boren.

Om tegen te gaan dat zand, aarde of andere bestanddelen van de grond in de axiale holte 25 terecht komen via de evacuatieopening 4 zijn afdichtmiddelen 5,6 voorzien die in staat en ingericht zijn om de evacuatieopening afwisselend vrij te geven en af te dichten. De afdichtmiddelen 5,6 omvatten daartoe een elastisch lichaam 5 dat is aangebracht over de evacuatieopening 4. Het elastische lichaam 5 is een rubberen blok dat met voorspanmiddelen zoals de in figuur 1 afgebeelde stelhout 6 onder voorspanning tegen 30 het uiteinde van de schacht 2 aanligt en hierbij de evacuatieopening 4 afdicht. Door een voldoende hoge tegengestelde druk te leveren met een tijdens gebruik in de holte 3 gevoerde hoeveelheid uithardbare massa, bijvoorbeeld door persing van een 6 hoeveelheid grout in de schacht met een druk van tussen ongeveer 1 tot ongeveer 5 bar, wordt het rubberen blok 5 enigszins samengedrukt zodat een ruimte ontstaat tussen het elastische lichaam en het uiteinde van de schacht. Via deze ruimte kan de uithardbare massa door de evacuatieopening uit de holte evacueren en in het boorgat terecht komen.

5 Bij een wegvallen van de tegendruk, bijvoorbeeld tijdens een koppelen van verlengdelen aan de schacht, zal het rubberen blok door een combinatie van de veerspanning en de voorspanning in de eerste stand terugkeren en de evacuatieopening weer afdichten. Hierdoor krijgen zand, aarde en andere grondbestanddelen geen kans de schacht binnen te dringen. Hiermee wordt met het elastische lichaam een relatief 10 eenvoudige, doch langdurig betrouwbare afdichting gerealiseerd.

Om het elastische lichaam 5 te bevestigen tegen het uiteinde van de schacht 2 is deze geplaatst binnen een metalen behuizing 6 die aan het booreinde is bevestigd, bijvoorbeeld door middel van een lasverbinding. De metalen behuizing 6 beschermt 15 daarbij tegelijkertijd het elastische lichaam tegen wrijvings- en schuurinvloeden van de grond, zodat het elastische lichaam niet of nauwelijks slijt.

Aan de onderzijde van de schacht 2 is een schroefblad 7 voorzien dat met een uiteinde in de boorrichting voorbij het uiteinde van de schacht 2 en de afdichtmiddelen 5,6 20 strekt. Dit uiteinde van het schroefblad vormt een snijmes dat harde delen in de grond los woelt en daarmee voorkomt dat de boor hier onverhoeds tegenaan stoot juist met de afdichtmiddelen. Aldus voorziet het schroefblad behalve in een eenvoudig in de grond schroeven van de injectieboor tevens in een extra bescherming van de afdichtmiddelen.

25 Boven het schroefblad 7 is een wrijvingsbreker 8 voorzien om bij een inschroeven van de boor in de grond ruimte tussen de omringende grond en de schacht 2 te creëren, welke ruimte zich vervolgens kan vullen met via de evacuatieopening 4 afgegeven uithardbare massa, zoals grout. Tijdens het boren vormt deze laag grout een smeerlaag waardoor de injectieboor makkelijker verder de grond in kan worden gedreven, terwijl 30 deze laag na uitharden de boor beschermt.

7

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 injectieboren volgens de uitvinding bijvoorbeeld zowel een additionele 5 keerschoep als een wrijvingsbreker omvatten, in combinatie met een afgeschuind eindvlak of een recht eindvlak. Bovendien zijn vele variaties op de getoonde uitvoeringsvarianten mogelijk. Zo kan de of elke evacuatieopening bijvoorbeeld in een schachtwand boven het uiteinde zijn aangebracht. Deze en vele andere variaties worden geacht binnen het raam van de uitvinding te vallen als verwoord in de hiernavolgende 10 conclusies.

Claims

1. Injectieboor voor het in een bodem vervaardigen van een constructie-element uit uitgeharde massa, in het bijzonder een funderingspaal, omvattende een langwerpige 5 schacht met een axiale holte om een uithardbare massa door te voeren en met ten minste één evacuatieopening om de uithardbare massa daarlangs uit de holte te evacueren, en waarbij afdichtmiddelen zijn voorzien die zijn ingericht om de ten minste ene evacuatieopening afwisselend vrij te geven en af te dichten, met het kenmerk dat de afdichtmiddelen een elastisch lichaam omvatten dat vanuit een eerste toestand waarin 10 het elastische lichaam de evacuatieopening afdicht elastisch vervormbaar is in een tweede elastisch vervormde toestand waarin het elastisch lichaam de evacuatieopening althans ten dele vrijgeeft.

2. Injectieboor volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het elastische lichaam is 15 ingericht om de ten minste ene evacuatieopening vrij te geven onder invloed van een daarop uitgeoefende een veerkracht van het elastische lichaam overschrijdende druk.

3. Injectieboor volgens conclusie 2, met het kenmerk dat het elastische lichaam in de eerste toestand met een voorspanning de evacuatieopening afdicht. 20

4. Injectieboor volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het elastische lichaam een rubberen afdichting omvat.

5. Injectieboor volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het 25 kenmerk dat de evacuatieopening en de afdichtmiddelen zijn aangebracht in een booruiteinde van de schacht. 1 2 Injectieboor volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat over het elastische lichaam een slijtvaste afscherming is voorzien. 30 2 Injectieboor volgens conclusie 6, met het kenmerk dat de afscherming een behuizing is waarin laterale uitstroomopeningen zijn voorzien.

8. Injectieboor volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat rondom de schacht een schroefblad is voorzien.

9. Injectieboor volgens conclusie 8, met het kenmerk dat het schroefblad zich over slechts een deel van de schachtlengte uitstrekt.

10. Injectieboor volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk dat het schroefblad tot voorbij het ondereinde van de schacht met afsluitmiddelen reikt, ter vorming van een 10 snijmes.