WO2020200770A1 - Verfahren zum erstellen einer bohrung im boden und bohrgerät hierfür - Google Patents

Verfahren zum erstellen einer bohrung im boden und bohrgerät hierfür Download PDF

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WO2020200770A1 PCT/EP2020/057304 EP2020057304W WO2020200770A1 WO 2020200770 A1 WO2020200770 A1 WO 2020200770A1 EP 2020057304 W EP2020057304 W EP 2020057304W WO 2020200770 A1 WO2020200770 A1 WO 2020200770A1
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Werner Korherr
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Bauer Maschinen GmbH
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
    • E21B7/005—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/06—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers for observation while placing
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/04—Measuring depth or liquid level

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a hole in the ground with a drilling device, in which a drill rod is driven in rotation, at the lower end of which a first drilling tool is releasably fastened via a connecting device, a drilling depth being detected by means of a measuring device, according to Preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a drilling device with a drill rod that can be driven in rotation and a drilling tool which is fastened to the drill rod via a connecting device, according to the preamble of claim 13.
  • Drilling devices for creating a hole in the ground with a drilling tool at the lower end of a drill rod have been known for a long time.
  • a drilling depth is usually determined by determining a travel path of a drilling device slide along a mast.
  • a uniform drilling tool is used, such a relative measurement of the travel path of the drilling slide allows a largely reliable conclusion to be drawn about a drilling depth.
  • the resulting measurement inaccuracies were taken into account when designing a borehole by providing sufficient design certainty, i.e. by providing certain oversizing.
  • the invention is based on the task of specifying a method for creating a hole in the ground and a drilling device with which a hole can be created particularly precisely.
  • the method according to the invention is characterized in that the drilling tool is initially placed on the ground surface and that this position is used as a starting position for the reference of the measuring device.
  • One aspect of the invention can be seen in referencing the measuring device at the beginning of a drilling, the drilling tool being placed on the drill rod in a defined manner on the soil surface, that is to say on a subgrade.
  • the measured values of the measuring device can thus reliably refer to a predefined fixed position. In this way, a particularly exact measurement of the drilling depth can take place in the course of the drilling process.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the measuring device is coupled to a lifting device, by means of which the drill rod with the drill tool is moved along a drilling direction.
  • An adjustment path of the Hubein direction can be used to determine the borehole depth.
  • the lifting device can have a lifting cylinder or preferably a cable winch. In the case of a cable winch, the lifting path can take place by detecting a rotation of a winch drum.
  • the process is carried out discontinuously, the drilling tool being repeatedly inserted into the bore and withdrawn from it again, in particular in order to empty and / or change the drilling tool.
  • calibration with respect to the soil surface is particularly advantageous, since when the drilling tool is pulled out of the borehole, soil material can fall from the borehole wall onto the borehole bottom, so that it can fall change a level of the borehole bottom and measurements related to this can be impaired.
  • a particularly advantageous variant of the method of the invention can be seen in the fact that in the course of creating the hole, a first drilling tool is removed and at least one second drilling tool is attached to the drill rod by means of the connecting device, the axial length of which is a length difference to an axial length of the first drilling tool and that a correction factor is provided through which the difference in length is taken into account in the measurements by the measuring device.
  • Changing a drilling tool is particularly necessary when digging through different soil layers. For example, for hard layers of soil it may be necessary to use a rock drill with cylindrical removal tools, while a drilling tool with cutting edges is required for sandy or cohesive layers of soil.
  • a control unit is provided which is connected to a database in which the axial lengths of the predetermined drilling tools are stored.
  • the database can be a mobile or permanently installed data memory in the device or a remote database, for example in a remote control center, with a connection being made via a remote data connection. Due to the stored lengths, a reliable length correction can be made by selecting the appropriate drilling tool.
  • An expedient embodiment variant is that a display unit is provided with which the intended drilling tools are shown to an operator and the operator selects the drilling tool to be replaced by means of an input device when changing the drilling tool.
  • the correction error can be determined automatically by the control unit.
  • a particularly reliable detection of the current drilling tool is achieved in that a detection device is provided by which a drilling tool is automatically detected and the correction factor is determined.
  • the tool detection can take place, for example, by means of a camera with associated recognition software.
  • an identification such as an RFID chip, which can be automatically queried, to be arranged on the drilling tool.
  • the control unit can thus independently recognize a tool change and the inserted tool and independently provide a correction for the drilling depth measurement if the tool length is different.
  • a fundamentally independent aspect of the invention is that a casing with at least one drill pipe is formed on the bore, with an upper drill pipe protruding upwards from the soil surface, and that the protrusion of the drill pipe from the soil surface is measured by placing the drilling tool through the measuring device becomes.
  • the method according to the invention can thus be used for an exact detection of the piping. In particular, it can be determined exactly how far an inserted drill pipe protrudes compared to the soil surface, whereby it can also be deduced directly how deep a lower end of the drill pipe is inserted into the soil.
  • An embodiment variant of the invention that is particularly expedient for the machine operator results from the fact that a display unit is provided by means of which a current drilling depth and / or a current depth of the piping are displayed.
  • the drilling depth and the depth of the casing are preferably displayed together so that the operator always has reliable information as to whether the drilling tool is leading or lagging the casing. This is, for example, to avoid a ground failure when digging through loose, groundwater-bearing soil layers or for wear behavior when penetrating rocky soil layers.
  • the bore is filled with a preferably hardenable compound and a foundation element is created.
  • the foundation element can in particular be a foundation pile, which is formed with a concrete mass.
  • the invention further comprises a drilling device which is characterized in that it is designed to carry out the method described above.
  • the drilling device can in particular have a carrier device with an approximately vertically directed mast on which a drilling rod with the drilling tool can be driven in rotation via a drilling drive slide and can be moved in the drilling direction.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drilling tool before the start of a drilling
  • FIG. 2 shows an illustration of the drilling tool when setting the reference on a ground surface
  • FIG. 3 shows a representation of the drilling tool at the end of a first drilling step with the representation on a screen;
  • Fig. 4 shows a representation of the drilling tool outside the
  • Fig. 6 shows a representation of the drilling tool outside the
  • FIG. 7 shows an illustration according to FIG. 6 with details of the length of the drilling tool
  • Fig. 10 is a schematic representation for determining the
  • FIG. 11 shows a schematic view of the drilled hole with a casing
  • FIG. 12 shows a view of the cased bore according to FIG. 11 with the determination of a protrusion
  • FIG. 13 is a view of the bore with tubing according to FIG.
  • Fig. 1 designed as a bucket or box drill first drilling tool 24 is shown, which is releasably attached via a connecting device 23 to a drilling rod 22 of a drilling device 20, not shown.
  • the first drilling tool 24 is placed flat on a floor surface 7 of a floor 5.
  • a cutting device can be at least partially introduced into the floor 5, as can be seen in FIG.
  • soil material is removed and taken up in the first drilling tool 24, a bore 10 being created in the soil 5 in a first step, as can be seen in FIG. 3.
  • the first drilling step has a depth of 0.5 m, which unit 30 is indicated on a display.
  • the first drilling tool 24 is withdrawn again from the drilling 10 and moved to a spaced emptying position, as indicated in FIG.
  • the drilling depth reached in the first drilling step is measured by means of a measuring device and displayed on the display unit 30 to a machine operator via the floating device, not shown, for driving the drill rod 22 vertically on the drilling device 20.
  • the drilling depth after the first drilling step is 0.5 m.
  • the current height of the drilling tool 24 above the ground surface 7 detected by the measuring device which in the illustrated embodiment is 0.8 m.
  • the first drilling tool 24 can be moved back into the bore 10 to carry out a further drilling step in order to carry out a second drilling step of a further 0.5 m.
  • This further drilling step of 0.5 m is also displayed to an operator in the display unit 30, together with the current position of the lower edge of the drill bit of 1 m.
  • a field for the drilling depth after the previous drilling step 31 a field for the current drilling progress 32, a field for the position of the lower edge of the drilling tool to the construction site reference 33 and a field for the position of the lower edge of the drilling tool after changing reference 34 are indicated.
  • a position of the drilling tool in the borehole is also shown graphically in field 36.
  • the first drilling tool 24 can then be withdrawn again from the bore 10 and moved to an emptying position. Now the total drilling depth reached of -1 m based on the floor 7 is displayed in the display unit 30. In Fig. 7, in addition to the height of the drilling tool of 0.8 m above the Bodenoberflä surface 7 and the length of the first drilling tool 24 with an amount of 1 m is provided.
  • the first drilling tool 24 is removed from the drilling rod 22 by releasing the connecting device 23.
  • the relationship between the measuring device and the height of the drill rod 22 is retained in the control unit.
  • a second drilling tool 26 can be detachably attached to the connecting device 23 of the drill rod 22.
  • the second drilling tool 26 is a worm drill in the illustrated embodiment.
  • the second drilling tool 26 has a total length of 0.6 m, which is a length difference of 0.4 m compared to the axial length of the first drilling tool 24.
  • the axial lengths of the first drilling tool 24 and of the second drilling tool 26 are stored in a database of a control unit of the drilling device 20, as is shown schematically in FIG.
  • the tool change can be carried out in the control unit by hand by a machine operator or automatically by the control unit itself in the presence of a corresponding detection or detection device of the drilling tools 24, 26.
  • a correction factor for the measuring device and thus also for the display on the display unit 30 can be determined on the basis of the difference in length of 0.4 m.
  • FIG. 10 after the second drilling tool 26 has been inserted, a corrected height of the second drilling tool 26 relative to the ground surface 7 of 1.2 m is displayed in the display unit 30.
  • a casing can be made in the bore 10 by introducing at least one drill pipe 14, as is illustrated in FIG. 11.
  • the drill pipe 14 can be screwed into the bore 10 by a casing machine, not shown.
  • the first drilling tool 24, with which the reference has been made can be on an upper side of the drill pipe 14, which protrudes from the Bo den configuration 7, as clearly shown in FIG. The position and height information of the first drilling tool 24 thus simultaneously indicates the height of the projection of the drill pipe 14 relative to the ground surface 7.
  • the drilling depth of the hole 10 can also be indicated in the display unit 30, so that an operator of the drilling device 20 can immediately see whether the casing has been laid down to the bottom of the hole 10 or, as in this example, the drill pipe 14 is turned 0.50 m deeper than the drill bottom. If, as in the prior art, the reference is set anew, here on the upper edge of the drill pipe, then field 34 shows the position of the lower edge of the drilling tool on the new reference. The new height can therefore be seen, which in the example shown deviates by 1.50 m from the actual height, while the correct height of the drilling tool 24 is still displayed in field 33. Next, a field for the advance of the drilling pipe 35 is given.

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Abstract

Zusammenfassung die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrgerät, bei welchem eine Bohrstange drehend angetrieben wird, an dessen unterem Ende ein Bohrwerkzeug über eine Verbindungseinrichtung lösbar befestigt ist, wobei mittels einer Messeinrichtung eine Bohrtiefe erfasst wird. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bohrwerkzeug zu Beginn auf die Bodenoberfläche aufgesetzt wird und dass eine Position als eine Bezugshöheder Messeinrichtung verwendet wird.

Description

VERFAHREN ZUM ERSTELLEN EINER BOHRUNG IM BODEN UND BOHRGERÄT
HIERFÜR
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrgerät, bei welchem eine Bohrstange drehend angetrieben wird, an dessen unte rem Ende ein erstes Bohrwerkzeug über eine Verbindungseinrichtung lösbar befes tigt ist, wobei mittels einer Messeinrichtung eine Bohrtiefe erfasst wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bohrgerät mit einem drehend antreibbaren Bohr gestänge und einem Bohrwerkzeug, welches über eine Verbindungseinrichtung an der Bohrstange befestigt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Bohrgeräte zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrwerkzeug am un teren Ende einer Bohrstange sind seit langem bekannt. Eine Bestimmung einer Bohr tiefe erfolgt dabei üblicherweise durch Bestimmung eines Verfahrweges eines Bohr geräteschlittens entlang eines Mastes. Solange ein einheitliches Bohrwerkzeug ein gesetzt wird, lässt eine derartige Relativmessung des Verfahrweges des Bohrschlit tens einen weitgehend zuverlässigen Rückschluss auf eine Bohrtiefe zu. In vielen Fällen ist es beim Durchörtern von verschiedenen Bodenschichten mit unterschiedli chen Festigkeiten erforderlich, das Bohrwerkzeug im Verlauf des Erstellens einer Bohrung zu wechseln. Flierdurch kann eine Zuordnung des Verfahrweges zu einer Bohrtiefe weiter erschwert oder in erheblichem Maße verzerrt werden.
Die sich hieraus ergebenden Messungenauigkeiten wurden bei der Auslegung einer Bohrung durch Vorsehen ausreichender Auslegungssicherheiten berücksichtigt, also durch Vorsehen von bestimmten Überdimensionierungen.
Eine Überdimensionierung von Bohrungen und Gründungselementen führt zu einem erhöhten Arbeits- und Materielaufwand. Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden und ein Bohrgerät anzugeben, mit welchen eine Bohrung beson ders genau erstellt werden kann.
Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 13 ge löst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü chen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerk zeug zu Beginn auf die Bodenoberfläche aufgesetzt wird und dass diese Position als eine Ausgangsposition für den Bezug der Messeinrichtung verwendet wird.
Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, zu Beginn einer Bohrung die Messeinrichtung auf Bezug zu setzen, wobei das Bohrwerkzeug an der Bohrstange definiert auf die Bodenoberfläche, also auf ein Planum aufgesetzt wird. Die Mess werte der Messeinrichtung können so zuverlässig auf eine vorgegebene feste Posi tion Bezug nehmen. Auf diese Weise kann eine besonders exakte Messung der Bohrtiefe im Verlauf des Bohrverfahrens erfolgen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Messeinrich tung mit einer Hubeinrichtung gekoppelt ist, durch welche die Bohrstange mit dem Bohrwerkzeug entlang einer Bohrrichtung bewegt wird. Ein Verstellweg der Hubein richtung kann so zur Bestimmung der Bohrlochtiefe genutzt werden. Die Hubeinrich tung kann einen Hubzylinder oder vorzugsweise eine Seilwinde aufweisen. Bei einer Seilwinde kann der Hubweg durch Erfassen einer Drehung einer Windentrommel erfolgen.
Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Ver fahren diskontinuierlich durchgeführt wird, wobei das Bohrwerkzeug wiederholt in die Bohrung eingeführt und aus dieser wieder gezogen wird, insbesondere um das Bohrwerkzeug zu entleeren und/oder zu wechseln. Bei einem diskontinuierlichen Bohrverfahren ist eine Kalibrierung in Bezug auf die Bodenoberfläche besonders vor teilhaft, da bei einem Herausziehen des Bohrwerkzeugs aus dem Bohrloch Boden material aus der Bohrlochwandung auf die Bohrlochsohle fallen kann, sodass sich ein Niveau der Bohrlochsohle verändern und hierauf bezogene Messungen beein trächtigt werden können.
Eine besonders vorteilhafte Verfahrensvariante der Erfindung kann darin gesehen werden, dass im Verlauf des Erstellens der Bohrung ein erstes Bohrwerkzeug ent fernt und mittels der Verbindungseinrichtung an der Bohrstange mindestens ein zwei tes Bohrwerkzeug befestigt wird, dessen axiale Länge einen Längenunterschied zu einer axialen Länge des ersten Bohrwerkzeuges aufweist, und dass ein Korrekturfak tor vorgesehen wird, durch welchen der Längenunterschied bei den Messungen durch die Messeinrichtung berücksichtigt wird. Ein Wechsel eines Bohrwerkzeuges ist insbesondere dann erforderlich, wenn verschiedene Bodenschichten durchörtert werden. So kann etwa für harte Bodenschichten der Einsatz eines Felsbohrers mit walzenförmigen Abtragswerkzeugen notwendig sein, während für sandige oder bin- dige Bodenschichten ein Bohrwerkzeug mit Abtragsschneiden benötigt wird. Durch eine Erfassung der unterschiedlichen Bohrwerkzeuge und der Erfassung eines Kor rekturfaktors zu unterschiedlichen Längen kann das Bohrverfahren durchgeführt werden, ohne dass das weitere Setzen eines Bezugs notwendig wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit einer Datenbank in Verbindung steht, in welcher zu den vorgegebenen Bohr werkzeugen deren axiale Längen hinterlegt sind. Die Datenbank kann dabei ein mo biler oder fest im Gerät eingebauter Datenspeicher oder eine hiervon entfernte Da tenbank sein, etwa in einer entfernten Zentrale, wobei eine Verbindung über eine Datenfernverbindung erfolgt. Durch die hinterlegten Längen kann durch eine ent sprechende Auswahl des jeweils eingesetzten Bohrwerkzeuges eine zuverlässige Längenkorrektur erfolgen.
Eine zweckmäßige Ausführungsvariante besteht darin, dass eine Anzeigeeinheit vorgesehen ist, mit welcher einem Bediener die vorgesehenen Bohrwerkzeuge an gezeigt werden und der Bediener mittels einer Eingabeeinrichtung bei einem Bohr werkzeugwechsel das einzuwechselnde Bohrwerkzeug auswählt. Hierdurch kann eine schnelle Anpassung und Korrektur erfolgen. Der Korrekturfehler kann durch die Steuereinheit automatisch bestimmt werden. Eine besonders zuverlässige Erfassung des aktuellen Bohrwerkzeuges wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Bohrwerkzeug automatisch erfasst und der Korrek turfaktor ermittelt wird. Die Werkzeugerfassung kann beispielsweise mittels einer Kamera mit einer zugehörigen Erkennungssoftware erfolgen. Besonders zweckmä ßig kann es sein, dass an dem Bohrwerkzeug eine Identifizierung angeordnet ist, etwa ein RFID-Chip, welcher automatisch abgefragt werden kann. Die Steuereinheit kann so selbstständig einen Werkzeugwechsel und das eingewechselte Werkzeug erkennen und selbstständig bei einer unterschiedlichen Werkzeuglänge eine Korrek tur für die Bohrtiefenmessung vorsehen.
Ein grundsätzlich eigenständiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass an der Bohrung eine Verrohrung mit mindestens einem Bohrrohr ausgebildet wird, wobei ein oberes Bohrrohr gegenüber der Bodenoberfläche nach oben übersteht, und dass durch Aufsetzen des Bohrwerkzeuges durch die Messeinrichtung der Überstand des Bohrrohres gegenüber der Bodenoberfläche gemessen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann so für eine exakte Erfassung der Verrohrung eingesetzt werden. Ins besondere kann so exakt bestimmt werden, wie weit ein eingebrachtes Bohrrohr ge genüber der Bodenoberfläche vorsteht, wodurch sich auch unmittelbar ableiten lässt, wie tief ein unteres Ende des Bohrrohres in den Boden eingebracht ist.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass in der Steuereinheit Daten über Anzahl und Länge der eingebrachten Bohrrohre eingebbar sind und dass durch die Steuereinheit anhand der eingegebenen Daten und des gemessenen Überstandes eine Tiefe der Verrohrung ermittelt wird. Durch Erfassung der Anzahl der eingebrachten Bohrrohre und deren jeweiligen Länge kann so auch zuverlässig eine relativ lange Verrohrung bestimmt werden.
Eine für den Maschinenbediener besonders zweckmäßige Ausführungsvariante der Erfindung ergibt sich dadurch, dass eine Anzeigeeinheit vorgesehen ist, durch wel che eine aktuelle Bohrtiefe und/oder eine aktuelle Tiefe der Verrohrung angezeigt werden. Vorzugsweise werden die Bohrtiefe und die Tiefe der Verrohrung gemein sam angezeigt, sodass der Bediener stets eine zuverlässige Information darüber hat, ob das Bohrwerkzeug der Verrohrung voreilt oder nacheilt. Dies ist etwa zur Vermei dung eines Grundbruches beim Durchörtern lockerer, grundwasserführender Boden- schichten oder für ein Verschleißverhalten beim Durchörtern felsiger Bodenschichten von Bedeutung.
Weiterhin ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung bevorzugt, dass die Bohrung mit einer vorzugsweise aushärtbaren Masse verfüllt und ein Gründungs element erstellt wird. Das Gründungselement kann insbesondere ein Gründungspfahl sein, welcher mit einer Betonmasse gebildet ist.
Für eine umfassende Dokumentation des Bohrverfahrens ist es weiterhin vorteilhaft, dass über den Verlauf der Bohrung weitere Parameter, wie Drehzahl, Drehmoment, Vorschub, Zuführungsmängel an Bohrsuspension erfasst und abhängig von der Bohrtiefe gespeichert und/oder angezeigt werden. Die Daten können abhängig von der Zeit und/oder der Bohrtiefe erfasst werden.
Weiterhin umfasst die Erfindung ein Bohrgerät, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses zum Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Das Bohrgerät kann insbesondere eine Trägervorrichtung mit einem etwa vertikal gerichteten Mast aufweisen, an welchem über einen Bohrantriebsschlitten eine Bohr stange mit dem Bohrwerkzeug drehend angetrieben und in Bohrrichtung verfahren werden kann.
Mit einem solchen Bohrgerät können die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt wer den.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen wei ter beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Bohrwerkzeu- ges vor Beginn einer Bohrung;
Fig. 2 eine Darstellung des Bohrwerkzeuges beim Setzen des Bezugs auf einer Bodenoberfläche;
Fig. 3 eine Darstellung des Bohrwerkzeuges bei Abschluss eines ersten Bohrschrittes mit der Darstellung auf ei nem Bildschirm; Fig. 4 eine Darstellung des Bohrwerkzeuges außerhalb des
Bohrlochs zum Entleeren;
Fig. 5 eine Darstellung des Bohrwerkzeuges bei Abschluss eines zweiten Bohrschrittes;
Fig. 6 eine Darstellung des Bohrwerkzeuges außerhalb des
Bohrlochs zum Entleeren;
Fig. 7 eine Darstellung gemäß Fig. 6 mit Angabe zur Länge des Bohrwerkzeuges;
Fig. 8 eine Darstellung bei einem Bohrwerkzeugwechsel;
Fig. 9 eine Seitenansicht eines eingewechselten zweiten
Bohrwerkzeuges mit unterschiedlicher Länge;
Fig. 10 eine schematische Darstellung zur Bestimmung des
Korrekturfaktors;
Fig. 11 eine schematische Ansicht der erstellten Bohrung mit einer Verrohrung;
Fig. 12 eine Ansicht der verrohrten Bohrung gemäß Fig. 11 mit Bestimmung eines Überstandes; und
Fig. 13 eine Ansicht der Bohrung mit Verrohrung gemäß Fig.
12 mit Ermittlung der Verrohrungstiefe.
Gemäß Fig. 1 ist ein als Bohreimer oder Kastenbohrer ausgebildetes erstes Bohr werkzeug 24 gezeigt, welches über eine Verbindungseinrichtung 23 an einer Bohr stange 22 eines nicht näher dargestellten Bohrgerätes 20 lösbar befestigt ist.
Zum Setzen des Bezugs einer Messeinrichtung wird das erste Bohrwerkzeug 24 auf eine Bodenoberfläche 7 eines Bodens 5 flächig aufgesetzt. Dabei kann eine Schnei deinrichtung zumindest teilweise in den Boden 5 eingebracht sein, wie Fig. 2 zu ent nehmen ist. Durch Drehung des ersten Bohrwerkzeuges 24 wird Bodenmaterial abgetragen und in dem ersten Bohrwerkzeug 24 aufgenommen, wobei in einem ersten Schritt eine Bohrung 10 im Boden 5 erstellt wird, wie Fig. 3 zu entnehmen ist. In dem gezeigten Beispiel weist der erste Bohrschritt eine Tiefe von 0,5 m auf, was auf einer Anzeige einheit 30 angegeben wird.
Nach diesem ersten Bohrschritt wird das erste Bohrwerkzeug 24 wieder aus der Boh rung 10 rückgezogen und zu einer beabstandeten Entleerposition verfahren, wie in Fig. 4 angedeutet ist. Über die nicht dargestellte Flubeinrichtung zum vertikalen Ver fahren der Bohrstange 22 an dem Bohrgerät 20 wird mittels einer Messeinrichtung die erreichte Bohrtiefe des ersten Bohrschrittes gemessen und an der Anzeigeeinheit 30 einem Maschinenbediener angezeigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel be trägt die Bohrtiefe nach dem ersten Bohrschritt 0,5 m. Gleichzeitig kann in der Anzei geeinheit 30 gemäß Fig. 4 auch die von der Messeinrichtung erfasste aktuelle Höhe des Bohrwerkzeuges 24 über der Bodenoberfläche 7 angezeigt werden, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel 0,8 m beträgt.
Gemäß Fig. 5 kann das erste Bohrwerkzeug 24 zur Durchführung eines weiteren Bohrschrittes wieder zurück in die Bohrung 10 bewegt werden, um einen zweiten Bohrschritt von weiteren 0,5 m durchzuführen. Dieser weitere Bohrschritt mit 0,5 m wird ebenfalls in der Anzeigeeinheit 30 einem Bediener angezeigt, zusammen mit der aktuellen Lage der Unterkante Bohrkrone von 1 m.
In der Anzeigeeinheit 30 sind ein Feld für die Bohrtiefe nach vorangegangenem Bohrschritt 31 , ein Feld für den aktuellen Bohrfortschritt 32, ein Feld für die Lage Un terkante Bohrwerkzeug zum Baustellenbezug 33 und ein Feld für die Lage Unterkan te Bohrwerkzeug nach wechselndem Bezug 34 angegeben. Weiter wird in Feld 36 eine Lage des Bohrwerkzeugs im Bohrloch grafisch dargestellt.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann dann das erste Bohrwerkzeug 24 wieder aus der Bohrung 10 rückgezogen und zu einer Entleerposition bewegt werden. Nun wird in der Anzeigeeinheit 30 die erreichte Gesamtbohrtiefe von -1 m bezogen auf die Bo denoberfläche 7 angezeigt. In Fig. 7 ist neben der Höhe des Bohrwerkzeuges von 0,8 m über der Bodenoberflä che 7 auch die Länge des ersten Bohrwerkzeuges 24 mit einem Betrag von 1 m dar gestellt.
Gemäß Fig. 8 ist das erste Bohrwerkzeug 24 von der Bohrstange 22 durch Lösen der Verbindungseinrichtung 23 entfernt. Der Bezug der Messeinrichtung mit der Höhe der Bohrstange 22 bleibt dabei in der Steuereinheit erhalten.
Gemäß Fig. 9 kann an die Verbindungseinrichtung 23 der Bohrstange 22 ein zweites Bohrwerkzeug 26 lösbar angebracht werden. Das zweite Bohrwerkzeug 26 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Schneckenbohrer. Das zweite Bohrwerkzeug 26 weist dabei eine Gesamtlänge von 0,6 m auf, was gegenüber der axialen Länge des ersten Bohrwerkzeuges 24 einen Längenunterschied von 0,4 m darstellt.
Die axialen Längen des ersten Bohrwerkzeuges 24 und des zweiten Bohrwerkzeu ges 26 sind in einer Datenbank einer Steuereinheit des Bohrgerätes 20 hinterlegt, wie schematisch in Fig. 10 dargestellt ist. Der Werkzeugwechsel kann in der Steuer einheit von Hand von einem Maschinenbediener oder automatisch durch die Steuer einheit selbst bei Vorhandensein einer entsprechenden Erkennungs- oder Erfas sungseinrichtung der Bohrwerkzeuge 24, 26 durchgeführt werden. Anhand der ein gegebenen Werte kann auf Grundlage des Längenunterschiedes von 0,4 m ein Kor rekturfaktor für die Messeinrichtung und damit auch für die Anzeige an der Anzeige einheit 30 bestimmt werden. Gemäß Fig. 10 wird dann nach eingesetztem zweiten Bohrwerkzeug 26 in der Anzeigeeinheit 30 eine korrigierte Höhe des zweiten Bohr werkzeuges 26 gegenüber der Bodenoberfläche 7 von 1 ,2 m angezeigt.
Auf diese Weise wird stets auch bei geänderten Bohrwerkzeugen 24, 26 mit unter schiedlichen axialen Längen eine genaue Messung der Bohrtiefe und der Position des jeweiligen Bohrwerkzeuges 24, 26 in Bezug auf die Bodenoberfläche 7 ange zeigt und berücksichtigt.
Gemäß einem weiteren Verfahren kann in die Bohrung 10 eine Verrohrung durch Einbringen mindestens eines Bohrrohres 14 erfolgen, wie anschaulich in Fig. 11 dar gestellt ist. Das Bohrrohr 14 kann dabei durch eine nicht dargestellte Verrohrungs maschine in die Bohrung 10 eingedreht werden. Zur Bestimmung der Bohrrohrtiefe kann das erste Bohrwerkzeug 24, mit welchem der Bezug gesetzt worden ist, auf eine Oberseite des Bohrrohres 14 aufgesetzt werden, welches gegenüber der Bo denoberfläche 7 vorsteht, wie anschaulich in Fig. 12 dargestellt ist. Damit gibt die Position und Höhenangabe des ersten Bohrwerkzeuges 24 gleichzeitig die Höhe des Überstandes des Bohrrohres 14 gegenüber der Bodenoberfläche 7 an.
Hieraus kann gemäß Fig. 13 anhand einer eingegebenen oder abgespeicherten In formation zur Länge des Bohrrohres 14 bestimmt werden, wie tief das Bohrrohr 14 in den Boden 5 eingebracht ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 ist dies 1 ,50 m. Gleichzeitig kann in der Anzeigeeinheit 30 auch eine Angabe der Bohr tiefe der Bohrung 10 erfolgen, so dass für einen Bediener des Bohrgerätes 20 unmit telbar zu entnehmen ist, ob eine Verrohrung bis zur Sohle der Bohrung 10 erfolgt ist oder wie in diesem Beispiel das Bohrrohr 14 um 0,50 m tiefer eingedreht ist als die Bohrsohle. Wird wie im Stand der Technik der Bezug neu gesetzt, hier auf Oberkante Bohrrohr, so zeigt das Feld 34 die Lage der Unterkante Bohrwerkzeug auf den neuen Bezug an. Man sieht also die neue Höhe, die im gezeigten Beispiel um 1 ,50 m von der eigentlichen Höhe abweicht, während in Feld 33 nach wie vor die korrekte Höhe des Bohrwerkzeugs 24 angezeigt wird. Weiter ist ein Feld für die Voreilung des Bohr rohrs 35 gegeben.

Claims

WO 2020/200770 uuunderlich&heim PCT/EP2020/057304 P A T E N T A N W Ä L T E 10 B 3182PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung (10) im Boden (5) mit einem Bohrgerät (20), bei welchem eine Bohrstange (22) drehend angetrieben wird, an dessen un terem Ende ein Bohrwerkzeug (24, 26) über eine Verbindungseinrichtung (23) lösbar befestigt ist, wobei mittels einer Messeinrichtung eine Bohrtiefe erfasst wird,
dadurch gekennzeichnet ,
dass das Bohrwerkzeug (24, 26) zu Beginn auf eine Bezugsfläche aufgesetzt wird und dass diese Position als eine Ausgangsposition zur Kalibrierung Bezugs höhe der Messeinrichtung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Messeinrichtung mit einer Hubeinrichtung gekoppelt ist, durch welche die Bohrstange (22) mit dem Bohrwerkzeug (24, 26) entlang der Bohrrichtung bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
dass das Verfahren diskontinuierlich durchgeführt wird, wobei das Bohrwerkzeug (24, 26) wiederholt in die Bohrung (10) eingeführt und aus dieser wieder gezogen wird, insbesondere um das Bohrwerkzeug (24, 26) zu entleeren oder zu wech seln.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet ,
dass im Verlauf des Erstellens der Bohrung (10) ein erstes Bohrwerkzeug (24) entfernt und mittels der Verbindungseinrichtung (23) an der Bohrstange (22) mindestens ein zweites Bohrwerkzeug (26) befestigt wird, dessen axiale Länge einen Längenunterschied zu der Länge des ersten Bohrwerkzeuges (24) auf weist, und
dass ein Korrekturfaktor vorgesehen wird, durch welchen der Längenunterschied bei den Messungen durch die Messeinrichtung berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet ,
dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit einer Datenbank in Verbin dung steht, in welcher zu vorgegebenen Bohrwerkzeugen (24, 26) deren axiale Längen hinterlegt sind.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet ,
dass eine Anzeigeeinheit (30) vorgesehen ist, mit welcher einem Bediener die vorgesehenen Bohrwerkzeuge (24, 26) angezeigt werden und der Bediener mit tels einer Eingabeeinrichtung bei einem Bohrwerkzeugwechsel das einzuwech selnde Bohrwerkzeug (24, 26) auswählt.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet ,
dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Bohrwerkzeug (24, 26) automatisch erfasst und der Korrekturfaktor ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet ,
dass an der Bohrung (10) eine Verrohrung mit mindestens einem Bohrrohr (14) ausgebildet wird, wobei ein oberes Bohrrohr (14) gegenüber der Bodenoberflä che (7) nach oben übersteht, und
dass durch Aufsetzen des Bohrwerkzeuges (24, 26) durch die kalibrierte Mess einrichtung der Überstand des Bohrrohres (14) gegenüber der Bodenoberfläche (7) gemessen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet dass in einer Steuereinheit Daten über Anzahl und Länge der eingebrachten Bohrrohre (14) eingebbar sind und
dass durch die Steuereinheit anhand der eingegebenen Daten und des gemes senen Überstandes eine Tiefe der Verrohrung ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet ,
dass eine Anzeigeeinheit (30) vorgesehen ist, durch welche eine aktuelle Bohr tiefe und/oder eine aktuelle Tiefe der Verrohrung angezeigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet ,
dass die Bohrung (10) mit einer vorzugsweise aushärtbaren Masse verfüllt und ein Gründungselement erstellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet ,
dass über den Verlauf der Bohrung (10) weitere Parameter, wie Drehzahl, Dreh moment, Vorschub, Mengen an Bohrsuspension, erfasst und abhängig von der Bohrtiefe gespeichert und/oder angezeigt werden.
13. Bohrgerät (20) mit einer drehend antreibbaren Bohrstange (22) und einem Bohr werkzeug (24, 26), welches über eine Verbindungseinrichtung (23) an der Bohr stange (22) befestig ist,
dadurch gekennzeichnet ,
dass das Bohrgerät (20) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
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