DE2611676A1

DE2611676A1 - Verfahren und vorrichtung zum niederbringen von erdbohrungen fuer erdanker

Info

Publication number: DE2611676A1
Application number: DE19762611676
Authority: DE
Inventors: Paul Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-19
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1977-09-29
Also published as: SE7703042L; CH603922A5; FR2344683A1; JPS52115521A; GB1542541A

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen Patentanwälte · 4000 Düsseldorf 3D · Cecilienallee 76 · Telefon

18. März 1976 30 415 K

Herr Paul Schmidt, 5940 Lennestadt/Saalhausen

"Verfahren und Vorrichtung zum Niederbringen von Erdbohrungen für Erdanker"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Niederbringen von Erdbohrungen für Erdanker, Bodeninjektionen, den Brunnenbau, die Drainage od.dgl. Zwecke.

Für die vorgenannten Zwecke, insbesondere beim Einbringen von Erdankern werden bisher mithilfe eines Bohrwagens Stahlrohre in das Erdreich eingebracht, von denen das jeweils vordere Stahlrohr an seinem vorderen Ende mit einem Ringschneidkopf ausgerüstet ist. Zum Niederbringen der Erdbohrung wird das Stahlrohr von einem auf dem Bohrwagen befindlichen Drehwerk angetrieben. Unabhängig von dem Drehwerk wird innerhalb des Stahlrohres ein Rohrgestänge mit Wasserspülung betrieben, das das von dem vorderen Stahlrohr ausgebohrte Erdreich mithilfe der Wasserspülung durch das Rohr nach oben hochspült. Dieses bekannte, insbesondere beim Erdankerbau angewandte Verfahren ist äußerst aufwendig, da nicht nur ein einen großen Bauaufwand bedingender Bohrwagen mit Drehwerk und Bohrgestängeantrieb erforderlich ist, sondern in jedem Fall auch das hochgespülte Erdreich und die Steine aus dem Bereich des Bohrwagens entfernt werden müssen. Hinzu kommt, daß für die Wasserspülung eine leistungsstarke Wasserpumpe erforderlich ist.

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Der Erfindimg liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zum Niederbringen von Erdbohrungen für Erdanker, Bodeninjektionen, den Brunnenbau, die Drainage od.dgl. Zwecke dienendes Verfahren zu schaffen, das sich nicht nur einfach und bequem durchführen läßt, sondern auch äußerst billig ist. Zu diesem Zweck wird erfihdungsgemäß das Erdreich durch einen Verdrängungshammer seitlich verdrängt, der gleichzeitig einen Rohrstrang nachzieht. Nach der Erfindung erfolgt somit das Niederbringen der Erdbohrung nicht durch Lösen und Abfördern des Erdreichs, sondern dadurch, daß das Erdreich an der vorgesehenen Stelle seitlich verdrängt und gleichzeitig ein Rohrstrang nachgezogen wird.

Um den hierfür erforderlichen Aufwand so gering wie möglich zu halten, wird zweckmäßigerweise das Erdreich in mindestens zwei Stufen seitlich verdrängt, d.h. zunächst wird eine Erdbohrung mit einem geringeren Durchmesser hergestellt und fast gleichzeitig in einer zweiten Stufe dieser kleinere Durchmesser auf einen größeren, den endgültigen Durchmesser der Erdbohrung aufgeweitet.

Zum Abstützen der Erdbohrung wird durch den Verdrängungshammer mindestens ein Rohrstrang in die Erdbohrung eingezogen. Nach Fertigstellen der Erdbohrung kann der Verdrängungshammer in sehr einfacher Weise durch den Rohrstrang wieder aus der Erdbohrung herausgezogen bzw. - bewegt werden.

Eine bevorzugte Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens besteht aus einem selbstgetriebenen Verdrängungshammer. Durch einen solchen beispielsweise pneumatisch angetriebenen Verdrängungshammer läßt sich das Erdreich sehr leicht verdrängen.

IM das Verdrängen des Erdreichs in zwei Stufen durchzufüh-

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ren, bestellt der Verdrängungshammer -vorzugsweise aus einem rohrförmigen Gehäuse mit einer an dessen vorderem Ende angeordneten, konisch zulaufenden Schlagspitze und einer an dessen hinterem Ende angeordneten Aufweithülse· Somit ergibt sich durch die Schlagspitze zunächst eine Vorverdrängung des Erdreichs und schließlich durch die nachfolgende Aufweithülse die endgültige Verdrängung des Erdreichs. Es empfiehlt sich, die Aufweithülse zumindest über einen Teil ihrer Länge als Konus auszubilden, damit der Verdrängungsvorgang so leicht wie möglich abläuft.

Von besonderer Bedeutung für die Erfindung ist ein am hinteren Ende des Gehäuses befindlicher, gegenüber dessen Außendurchmesser im Durchmesser größerer Ringflansch und eine in der Aufweithülse als Sackbohrung ausgebildete und den Ringflansch umgebende Ringausnehmung mit einer Anlageschulter für den Ringflansch des Gehäuses. Auf diese Weise läßt sich die Aufweithülse über das vordere Ende des Gehäuses bis zu ihrer am hinteren Ende des Gehäuses befindliche Lage bringen, und zwar bis die Schulter der Aufweithülse am Ringflansch zur Anlage gelangt.

Weiterhin ist die Erfindung gekennzeichnet durch eine an dem dem Gehäuse abgewandten hinteren Ende der Aufweithülse angeordnete Aufnahme zum lösbaren Befestigen mindestens eines im Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser der Erdbohrung ausgebildetes Nachziehrohres.

Die Aufnahme kann dabei als Gewinde ausgebildet sein, mit dem das an einem Ende gleichfalls mit einem Gewinde versehene Nachziehrohr verschraubt wird. Dabei ist das Gewinde der Aufweithülse vorzugsweise als Innengewinde und das zugewandte Gewinde des Nachziehrohres als Außengewinde ausgebildet.

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Üblicherweise werden mehrere Nachziehrohre zu einem Rohrstrang miteinander verbunden. Dabei sind das oder die mit einem Gewinde versehenen Nachziehrohre an ihrem dem mit Außengewinde versehenen Ende gegenüberliegenden Ende mit einem Innengewinde zum Anschluß des jeweils nachfolgenden Nachziehrohres versehen.

Das oder die Nachziehrohre können auch aus Kunststoff bestehen und untereinander durch Kleben miteinander verbunden sein. In diesem Fall werden die Nachziehrohre über eine Muffe miteinander verklebt, die auf der Außenseite der Nachziehrohre liegt und im Außendurchmesser geringfügig über den Außendurchmesser der Nachziehrohre vorsteht. Hierdurch ergibt sich einmal eine gute Verbindung zwischen den jeweils benachbarten Nachziehrohren und zum anderen auch eine geringere Mantelreibung zwischen den Außendurchmessern der Nachziehrohre und der Erdbohrung. Dazu trägt auch bei, daß der Außendurchmesser der Aufweithülse geringfügig größer als der Außendurchmesser der Nachziehrohre ist.

Ton besonderer Bedeutung ist für die Erfindung, daß der Innendurchmesser der Nachziehrohre geringfügig größer als der Außendurchmesser des Ringflansches ist. Dadurch ist es auf sehr einfache Weise möglich, nach dem Einbringen der Erdbohrung den Verdrängungshammer im Schütze der in die Erdbohrung eingezogenen Rohre wieder nach oben an die Erdoberfläche zurückzubringen. Zu diesem Zweck ist in dem als Kappe ausgebildeten Ringflansch ein zum Herausziehen des Verdrängungshammers aus der Erdbohrung dienendes Nachziehseil befestigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung eines Verdrängungshammers mit einem durch einen Stopfen verschließbaren Nachziehrohr,

Fig. 2 den Verdrängungshammer mit dem angeschraubten Nachziehrohr in einer Erdbohrung,

Fig. 3 den teilweise aus der Erdbohrung herausgezogenen Verdrängungshammer,

Fig. 4 eine mit einer aushärtbaren Masse ausgefüllte Erdbohrung mit im oberen Teil der Erdbohrung noch befindlichem Nachziehrohr,

Fig. 5 einen Verdrängungshammer mit einem Nachziehrohr aus Kunststoff und

Fig. 6 eine Erdbohrung mit teilweise aus dem Nachziehrohr herausgezogenem Verdrängungshammer.

Der pneumatisch selbstangetriebene Verdrängungshammer 1 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 2 mit einer an dessen vorderem Ende angeordneten, Schneiden 3 aufweisenden konischen Schlagspitze 4, in die ein Meißel 5 eingesetzt ist. Am hinteren Ende des Gehäuses 2 ist ein Ringflansch 6 angeordnet, der aus einer in das Gehäuse 2 des Verdrängungshammers 1 eingeschraubten Kappe besteht. Der Außendurchmesser des aus dem Gehäuse 2 herausragenden Teils des Ringflansches 6 ist größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Gehäuses 2. Am hinteren Ende ist das Gehäuse 2 von einer zumindest teilweise konischen Aufweithülse 7 umgeben, die eine als Sackbohrung ausgebildete Ringausnehmung 8 mit einer Anlageschulter 9 aufweist, die an dem Ringflansch 6 anliegt. Der Durchmesser der Ringausnehmung 8 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser

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des Ringflansches 6, so daß die Aufweithülse 7 von vorne her über das Gehäuse 2 "bis zum hinteren Ende des Gehäuses 2 geschoben werden kann, und zwar so weit, bis die Anlageschulter 9 an dem Ringflansch 6 zur Anlage kommt.

An ihrem dem Gehäuse 2 abgewandten Ende besitzt die Aufweithülse 7 ein Innengewinde 11, in das ein mit einem Außengewinde 12 versehenes Nachziehrohr 13 eingeschraubt werden kann«, Das beispielsweise eine Länge von 2 m aufweisende Nachziehrohr 13 besteht aus Stahl und besitzt an seinem dem Außengewinde 12 abgewandten Ende ein Innengewinde 14 zum Aufschrauben weiterer Nachziehrohre bzw. eines Stopfens 15, der mit einer Durchtrittsbohrung 16 versehen ist«, Der Außendurchmesser der Aufweithülse 7 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des bzw₀ der Nachziehrohre 13· Der Innendurchmesser des bzw. der Nachziehrohre 13 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Gehäuses Im Bereich der Anlageschulter 9 liegt zwischen der Aufweithülse 7 und dem Gehäuse 2 noch ein Dichtring 10, um ein Eindringen von Wasser zu verhindern,,

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Außendurchmesser des Nachziehrohres 13 geringfügig kleiner als der Durchmesser der durch den Verdrängungshammer 1 geschaffenen Erdbohrung 17.

In Fig. 2 befindet sich der Verdrängungshammer 1 im unteren Teil der Erdbohrung 17. Im Ringflansch 6 befindet sich eine Seiltasche 18 zum Befestigen eines Nachziehseils 19» das zu einem nicht dargestellten Ziehwerkzeug führt, mit dessen Hilfe der Verdrängungshammer 1 nach dem Einbringen der Erdbohrung 17 durch das Nachziehrohr 13 hindurch wieder an die Erdoberfläche gezogen werden kann_e

Gemäß Fig. 3 ist durch Betätigen des Ziehwerkzeugs über

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das Nachziehseil 19 der Verdrängungshajmner 1 in eine obere Position innerhalb der Erdbohrung 17 gebracht worden.

Zum Einbringen der Erdbohrung 17 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst auf das Gehäuse 2 des Verdrängungshammers 1 von vorne her die Aufweithülse 7 bis zum Anschlag am Ringflansch 6 aufgeschoben. Danach wird ein Nachziehrohr 13 in das Gewinde 11 der Aufweithülse 7 eingeschraubt und dann die gesamte Vorrichtung an der gewünschten Stelle auf dem Erdboden angesetzt. Durch entsprechenden Antrieb des Verdrängungshammers 1 mittels Preßluft treibt dieser sich dann selbst in den Boden hinein und zieht dabei das Nachziehrohr 13 ständig mit. Auf diese Weise entsteht - wie in Fig, 2 dargestellt - die Erdbohrung 17, wobei das am Ringflansch 6 befestigte Nachziehseil 19 lose mitgefUhrt wird. Ist die gewünschte Tiefe der Erdbohrung 17 erreicht, so wird durch das nicht dargestellte Ziehwerkzeug das Nachziehseil 19 angezogen, so wie das in Fig. 3 dargestellt ist und dabei der Verdrängungshammer 1 innerhalb des Nachziehrohres 13 nach oben gezogen. Dies ist insbesondere dann ohne Schwieriglceiten möglich, wenn der Verdrängungshammer eine Umsteuerung besitzt, mit deren Hilfe es möglich ist, die Bewegungsrichtung umzukehren.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Erdbohrung 17 für das Niederbringen eines Erdankers benutzt. Zu diesem Zweck wird die eingebrachte Erdbohrung 17 mit einer aushärtbaren Masse 21, beispielsweise Beton, ausgefüllt. Hierfür ist der am oberen Ende des Nachziehrohres 13 befindliche Stopfen 15 über seine Durchtrittsbohrung 16 mit einem Anschlußrohr 22 versehen, das zu einer nicht dargestellten Injektionspumpe führt, über die Beton in die Erdbohrung 17 eingebracht wird. Für den Erdanker wird in den Beton 21 dann noch ein Ankerstahl 23 eingesetzt. Das Nachziehrohr 13 kann vor oder während des In-

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jizierens geborgen werden, und zwar mit handelsüblichen Ziehgeräten.

Soll die Erdbohrung 17 als Injektionsbohrung dienen, so wird die Erdbohrung 17 lediglich mit der aushärtbaren Masse, beispielsweise Beton, gefüllt, ohne daß ein Ankerstahl eingesetzt wird.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Nachziehrohre 13 miteinander verbunden. In diesem Fall bestehen die ITachziehrohre 13 aus Kunststoff. Die Verwendung von Kunststoffrohren als Nachziehrohre 13 empfiehlt sich in den Fällen, bei denen die Erdbohrung 17 für den Brunnenbau oder für Drainagezwecke verwendet werden soll, da in diesen Fällen die Nachziehrohre nicht wieder gezogen zu werden brauchen, also in der Erdbohrung 17 verbleiben. An ihrer gemeinsamen Trennfuge 25 sind die Nachziehrohre 13 über eine Muffe 26 miteinander verklebt, die mit ihrem Außendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser der Nachziehrohre 13 ist. Im Verdrängungshammer 1 ist wiederum ein als Kappe ausgebildeter Ringflansch 6 mit einer Seiltasche 18 für das Nachziehseil 19 angeordnet. Das Nachziehseil ist aus dem hinteren Nachziehrohr 13 herausgeführt und verläuft durch eine Klemmvorrichtung 27, die an einem Haltestück 28 im hinteren Nachziehrohr 13 sitzt. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sitzt das vordere Ende des dem Verdrängungshammer 1 zugewandten Nachziehrohres 13 zwischen dem Ringflansch 6 und der Aufweithülse 7, die in diesem Fall mit einem nach hinten führenden mantelartigen Verlängerungsteil 29 versehen ist. Die Verbindung zwischen dem Verdrangungshammer 1 und dem Nachziehrohr 13 besteht aus dem in der Klemmvorrichtung 27 festgehaltenen Nachz i ehs eil 19.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auf sehr einfache Weise Erdbohrungen niederbringen, ohne daß es hierzu eines großen apparativen Aufwandes bedarf,

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Claims

Herr Paul Schmidt, 5940 lennestadt/Saalhausen

Patentansprüche t

1. Verfahren zum Niederbringen von Erdbohrungen für Erdanker, Bodeninjektionen, den Brunnenbau, die Drainage od.dgl. Zwecke, dadurch gekennzeichnet , daß das Erdreich durch einen Verdrängungshammer seitlich verdrängt und der Verdrängungshammer axial zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Erdreich in mindestens zwei Stufen seitlich "verdrängt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zum Abstützen der Erdbohrung durch den Verdrängungshammer mindestens ein Rohrstrang in die Erdbohrung eingezogen und nach Fertigstellen der Erdbohrung der Verdrängungshammer durch den Rohrstrang hindurch aus der Erdbohrung herausgezogen wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Erdbohrung mit einer aushärtbaren Masse ausgegossen wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen selbstgetriebenen Verdrängungshammer (1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Verdrängungshammer (1) aus einem rohrförmigen Gehäuse (2) mit einer an dessen vorderem Ende angeordneten, konischen Schlagspitze (4) und einer

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an dessen hinterem Ende angeordneten Aufweithülse (7) besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufweithülse (7) zumindest über einen Teil ihrer Länge als Konus ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen am hinteren Ende des Gehäuses (2) befindlichen und gegenüber dessen Außendurchmesser im Durchmesser größeren Ringflansch (6) und eine in der Aufweithülse (7) als Sackbohrung ausgebildete und den Ringflansch (6) umgebende Ringausnehmung (8) mit einer Anlageschulter (9) für den Ringflansch (6) des Gehäuses (2).

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine in dem Gehäuse (2) abgewandten hinteren Ende der Aufweithülse (7) angeordnete Rohraufnahme (11).

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufnahme als Gewinde (11) ausgebildet ist, mit dem das mit einem Gewinde (12) -versehene Nachziehrohr (13) verschraubt ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10. dadurch gekennzeichnet , daß das Gewinde der Aufweithülse (7) als Innengewinde (11) und das zugewandte Gewinde (12) des Nachziehrohres (13) als Außengewinde (12) ausgebildet ist.

12o Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

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11, gekennzeichnet durch mehrere untereinander verbundene Nachziehrohre (13).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet , daß aus Kunststoff bestehende Nachziehrohre (13) über eine Muffe (26) miteinander verklebt sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

13, dadurch gekennzeichnet , daß die Muffe (26) auf der Außenseite der Nachziehrohre (13) liegt und in ihrem Außendurchmesser geringfügig über den Außendurchmesser der Nachziehrohre (13) vorsteht.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

14, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der Aufweithülse (7) geringfügig größer als der Außendurchmesser der Nachziehrohre (13) ist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

15, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendurchmesser der Nachziehrohre (13) geringfügig größer als der Außendurchmesser des Ringflansches (6) ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

16, dadurch gekennzeichnet , daß der Ringflansch an einer in das Gehäuse (2) des Verdrängungshammers (1) eingeschraubten Kappe (6) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

17, dadurch gekennzeichnet , daß in der Kappe (1) eine Seiltasche (18) befestigt ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

18, dadurch gekennzeichnet , daß

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das Nachziehseil (19) durch eine am rückwärtigen Ende des oder eines der Nachziehrohre (13) angeordnete Klemmvorrichtung (27) geführt ist.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

19. dadurch gekennzeichnet , daß in das am einen Ende der Nachziehrohre (13) befindliche Innengewinde (14) ein Stopfen (15) geschraubt ist.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis

20, dadurch gekennzeichnet , daß der Stopfen (15) ein zu einer Injektionspumpe führendes Anschlußrohr (22) aufweist.

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