DE10005941A1 - Method for producing bore holes for piling has a rock cutting hammer and concrete supply duct incorporated into a multi purpose boring head - Google Patents
Method for producing bore holes for piling has a rock cutting hammer and concrete supply duct incorporated into a multi purpose boring headInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine durchgehende Bohrschnecke mit Betoniervorrichtung, in deren erdseitigem Ende ein Imlochhammer integriert ist.The invention relates to a continuous auger with concreting device, in an end-of-hole hammer is integrated at the end on the earth side.
Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Bohrverfahren und Werkzeuge, mit denen es möglich ist, in unterschiedlichsten Böden Bohrpfähle zur Abtragung von Lasten in den Baugrund herzustellen. Beim anstehenden Baugrund handelt es sich in der Re gel nicht um homogene Böden, sondern um geschichtete Böden unterschiedlicher Festigkeit. Eine häufig auftretende Bodenkombination besteht darin, dass zunächst eine mehrere Meter starke lockere Bodenschicht durchörtert werden muss und an schließend die hauptsächliche Krafteintragung in einem tiefliegenden, sehr festen Bodenbereich erfolgt. Diese lockeren Böden sind Auffüllungen, Kiese und Sande oder weiche bindige Böden. Der Gründungshorizont besteht meistens aus mehr oder minder gebrächen Felsschichten wie Sandstein, Tonstein, Granit oder ähnliche Mate rialien.There are numerous drilling methods and tools in the prior art with which it it is possible to use bored piles in a wide variety of soils to transfer loads in to create the ground. The upcoming building site is in the Re gel is not about homogeneous soils, but about layered soils of different Strength. A common soil combination is that initially a loose soil layer several meters thick must be examined and on concluding the main application of force in a deep, very firm Floor area is done. These loose soils are fillings, gravel and sand or soft cohesive soils. The founding horizon mostly consists of more or less layers of rock such as sandstone, clay stone, granite or similar mate rialien.
Bei diesen Bodenformationen geht man in der Regel so vor, dass zunächst in diesem lockeren Bereich, der sich durch mangelnde Eigenstandfestigkeit auszeichnet, eine Verrohrung so weit abteuft, bis man auf die sehr festen Bodenbereiche stößt. Dabei wird eine Verrohrung in den Boden eingedreht und durch unterschiedlichste be kannte Bohrwerkzeuge das Innere dieser Bohrung entfernt. Kommt man nun auf die se härteren Bodenschichten, so kommen je nach Festigkeit dieser felsartigen Böden unterschiedlichste Werkzeuge zum Einsatz. So gibt es Rollenmeißel, die den vollen Bohrungsquerschnitt nach dem Drehbohrverfahren bearbeiten. Dies ist ein sehr langsames und teures Bohrverfahren und es bedarf großer schwerer Bohrgeräte, um einen ausreichenden Anpressdruck auf die Rollenmeißel zu ermöglichen.With these soil formations, one usually proceeds in such a way that initially in this loose area, which is characterized by a lack of inherent stability, a Sink the piping until you encounter the very firm floor areas. there a pipeline is screwed into the ground and through various be Known drilling tools removed the inside of this hole. If you come now to the se harder soil layers, depending on the strength of these rocky soils various tools for use. So there are roller chisels that are full Process the cross section of the bore using the rotary drilling method. This is a very slow and expensive drilling process and it requires large heavy drilling equipment to to allow sufficient contact pressure on the roller chisel.
Des Weiteren sind unterschiedliche Felsbohrschnecken bekannt, bei denen scharfe Rundschaftmeißel in unterschiedlichsten Varianten am Bohrwerkzeug befestigt sind. Diese Bohrtechnik funktioniert in weniger festen Felsformationen zwar schneller aber ist in der Regel mit hohen Verschleißkosten verbunden. Auch hier werden große Drehmomente und hohe Anpressdrücke notwendig. Furthermore, different rock augers are known, where sharp Round shank chisels are attached to the drilling tool in a wide variety of variants. This drilling technique works faster in less solid rock formations is usually associated with high wear costs. Here too become great Torques and high contact pressures are necessary.
Eine weitere Variante ist, dass der anstehende Fels nicht über den vollen Querschnitt abgearbeitet wird, sondern dass Kernbohrungen ausgeführt werden. Dazu gibt es unterschiedliche Kernbohrrohre mit Rollenmeißeln oder speziellen Zahnbesätzen. Auch diese Bohrverfahren sind sehr zeitraubend und mit hohen Verschleißkosten verbunden. Ein Problem bleibt weiterhin, dass nach Herstellen des Kernes dieser Kern auch abgeknackt werden muss und anschließend aus der Bohrung zu entfer nen ist.Another variant is that the incoming rock does not have the full cross section is processed, but that core drilling is carried out. With it you'll get Different core drilling tubes with roller chisels or special tooth trimmings. These drilling methods are also very time-consuming and involve high wear costs connected. A problem remains that after making the core of this Core must also be cracked and then removed from the hole is.
Weitere Techniken sind, dass zum Beispiel in den anstehenden Fels kleine Bohrun gen eingebracht werden, um in diesen kleinen Bohrungen Auflockerungsssprengun gen durchzuführen. Aufgrund der damit verbundenen Erschütterungen bleibt dieses Bohrverfahren sehr eingeschränkt.Other techniques are that for example small holes in the rock genes to loosen up in these small holes conditions. This remains due to the vibrations associated with it Drilling process very limited.
Eine weitere Möglichkeit, insbesondere bei größeren Pfählen liegt darin, dass in der Bohrlochsohle mehrere kleine, sogenannte Entlastungsbohrungen ausgeführt wer den und anschließend mit einem größeren Vollschnittwerkzeug dieser perforierte Fels ausgebohrt wird. Diese Technik hat den Nachteil, dass sie sehr zeitraubend ist, da der Bohrvorgang mit dem großen Bohrgerät immer wieder unterbrochen werden muss und anschließend kleinere Bohrgeräte ihre Bohrungen im bereits freigelegten Bereich durchführen müssen. Das zusätzliche Bohrgerät und der hohe Zeitaufwand verteuern diese Verfahren erheblich.Another possibility, especially with larger piles, is that in the Borehole bottom several small, so-called relief boreholes executed and then perforated it with a larger full-cut tool Rock is drilled out. The disadvantage of this technique is that it is very time consuming because the drilling process with the large drill is interrupted again and again and then smaller drilling rigs must drill their holes in the already exposed Area. The additional drill and the high expenditure of time these procedures are considerably more expensive.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die einzelnen Arbeitsgänge auf ein Minimum zu redu zieren, den Arbeitsvorgang zu beschleunigen, die Möglichkeit zu geben auf die Ver rohrung im Lockergesteinsboden zu verzichten und einen schnellen Betoniervorgang zu ermöglichen.The invention has the task of reducing the individual operations to a minimum grace, speed up the process, give the opportunity to Ver to forego the pipe in the loose stone floor and a quick concreting process to enable.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die Aufgabe in der Weise, dass die Stützung des Lockergesteinbodens über eine mit Boden gefüllte durchgehende Bohrschnecke erfolgt und der Bohrfortschritt der durchgehenden Bohrschnecke durch den zusätzli chen Einsatz eines Imlochhammers im Bereich des Schneckenbohrkopfes beschleu nigt und erleichtert wird.The device according to the invention solves the task in such a way that the support of the loose stone soil via a continuous auger filled with soil done and the drilling progress of the continuous auger by the additional Use a down-the-hole hammer in the area of the auger head nigt and is relieved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt entsprechend dem Anspruch 1 und folgenden. The problem is solved in accordance with claim 1 and the following.
Die Erläuterung der Funktionsweise erfolgt an Hand der Zeichnung Fig. 1.The mode of operation is explained using the drawing in FIG. 1.
In Fig. 1 ist der untere Teil einer durchgehenden Bohrschnecke bzw. einer Endlos bohrschnecke mit den erfindungsgemäßen Einbauten als Schnittzeichnung darge stellt. Im Inneren eines Seelenrohres 2 der Bohrschnecke 1 befinden sich nebenein ander angeordnet eine Förderleitung 4 zum Einbringen von Beton oder anderen Bau- und Bauhilfsstoffen und ein Imlochhammer 3. Der Imlochhammer 3 ist in einer Füh rung 8 angeordnet und ist in dieser Führung 8 um ein Maß 10 verschieblich ange ordnet. Die Verschieblichkeit kann durch unterschiedliche Dämpfungsmethoden 9 beeinflusst werden. Der untere Teil 6 der durchgehenden Schnecke 1 ist mit einem Betonierrohr 4 versehen, welches entweder eine Austrittsöffnung 5 hat, die achsparallel zur Schnecke angeordnet ist oder die Austrittsöffnung kann auch seitlich an der Schnecke 5' herausgezogen werden. Am Ende ist die durchgehende Schne cke mit einem doppelten Flügelpaar 11 versehen, welches wiederum mit Bohrzähnen 15 versehen ist. Der Hammerbohrkopf 12 des Imlochhammers bewegt sich auf einer Kreislinie 14 um die Symmetrieachse 13 der durchgehenden Schnecke. Die Reakti onskraft des Imlochhammers 3 kann durch Widerlager 16 in gedämpfter oder unge dämpfter Form aufgenommen werden.In Fig. 1, the lower part of a continuous auger or an endless auger with the internals according to the invention is a sectional drawing Darge. Inside a core tube 2 of the auger 1 are next to each other arranged a delivery line 4 for the introduction of concrete or other building and construction aids and a downhole hammer. 3 The Imlochhammer 3 is arranged in a Füh tion 8 and is arranged in this guide 8 displaceable by a dimension 10 . The displaceability can be influenced by different damping methods 9 . The lower part 6 of the continuous screw 1 is provided with a concreting tube 4 which either has an outlet opening 5 which is arranged axially parallel to the screw or the outlet opening can also be pulled out laterally on the screw 5 '. At the end, the continuous screw is provided with a double pair of wings 11 , which in turn is provided with drilling teeth 15 . The hammer drill head 12 of the downhole hammer moves on a circular line 14 around the axis of symmetry 13 of the continuous worm. The Reakti onskraft of the downhole hammer 3 can be absorbed by abutment 16 in a damped or undamped form.
Würde man mit einer durchgehenden Bohrschnecke, welche an den letzten Wendel flügeln 11 mit Felsmeißeln besetzt ist, versuchen nach dem Durchörtern der lockeren Bodenschichten in einen Felshorizont einzubinden, so ist hier bei den üblichen An presskräften, die man auf diese durchgehenden Bohrschnecken ausüben kann, nur mit einem sehr geringen Bohrfortschritt zu rechnen. Das bedeutet, dass sehr viele Umdrehungen der Schnecke ausgeführt weiden müssen mit der Folge, dass bei die sen vielen Umdrehungen der Boden aus den lockeren Bodenschichten oberhalb des Felshorizontes herausgefördert wird und auf diese Weise Auflockerungen in den oberen Bodenschichten erreicht werden. Die Idee der erfindungsgemäßen Bohrvor richtung beruht nun darauf, dass der Bohrfortschritt durch den Einsatz eines beson ders geeigneten Bohrgerätes für Fels gesteigert wird. Um ein schnelles Eindringen in den Fels zu erreichen, hat sich gezeigt, dass es zweckmäßig ist zunächst Entlas tungsbohrungen auszuführen, damit anschließend die Reißzähne 15 der Fels schneckenwendeln 11 leichter den Fels aufreißen können bzw. auf diese Weise leichter größere Stücke aus dem Fels herauslösen können. Would you try to incorporate into a rock horizon with a continuous auger, which is winged 11 with rock bits on the last helix, after digging through the loose layers of soil, is here with the usual pressure forces that can be exerted on these continuous augers, only to expect very little drilling progress. This means that a large number of revolutions of the snail have to be carried out, with the result that with these many revolutions the soil is removed from the loose soil layers above the rock horizon and loosening in the upper soil layers is achieved in this way. The idea of the Bohrvor direction according to the invention is now based on the fact that the drilling progress is increased by using a particularly suitable drilling device for rock. In order to achieve a quick penetration into the rock, it has been shown that it is expedient first to carry out relief bores so that the fangs 15 of the rock screw helices 11 can then more easily tear open the rock or in this way can easily remove larger pieces from the rock .
Aufgabe des erfindungsgemäßen Bohrwerkzeuges ist es, möglichst im Zentrum der Bohrschnecke zunächst eine Entlastungsbohrung auszuführen. Dazu ist der Imloch hammer in der Nähe der Symmetrieachse 13 der Bohrschnecke angeordnet um zu nächst in der Nähe der Symmetrieachse der Bohrung vorauszubohren, dort einen Hohlraum herzustellen und somit den etwas höher angeordneten Felszähnen 15 zu ermöglichen, leichter in den Fels einzudringen. Diese Überlegung ist prinzipiell be kannt und kommt dann zum Einsatz, dass man in harten Materialien zunächst im Zentrum mit einem kleineren Bohrdurchmesser vorbohrt und dann leichter mit einem größeren Bohrdurchmesser nachfolgen kann.The task of the drilling tool according to the invention is to first carry out a relief drilling in the center of the auger, if possible. For this purpose, the downhole hammer is arranged in the vicinity of the axis of symmetry 13 of the auger in order to first drill in the vicinity of the axis of symmetry of the bore, to create a cavity there and thus to enable the somewhat higher rock teeth 15 to penetrate the rock more easily. This principle is known in principle and is then used to first drill in hard materials in the center with a smaller drilling diameter and then more easily with a larger drilling diameter.
Da sich sowohl die äußere Bohrschnecke mit den Felszähnen 15 als auch der Im lochhammer um die Symmetrieachse 13 der Bohrung dreht, besteht die Gefahr, dass bei zu großem Voreilen des Imlochhammers dieser durch die Drehbewegung der Schnecke axial abschert. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, dass der Imloch hammer oder zumindest der Hammerbohrkopf 12 des Imlochhammers längs ver schieblich angeordnet wird. Die Längsverschieblichkeit wird zweckmäßigerweise um einen Betrag 10 vorgewählt, welche ermöglicht, dass der Hammerbohrkopf 12 des Imlochhammers im eingefahrenen Zustand nicht über die Zähne 15 der Felsschne ckenflügel 11 hinausragt.Since both the outer auger with the rock teeth 15 and the Im hammer hammer rotates about the axis of symmetry 13 of the bore, there is a risk that if the hammer hammer overruns it axially due to the rotary movement of the worm. For this reason, it is expedient that the downhole hammer or at least the hammer drill head 12 of the downhole hammer is arranged longitudinally slidably ver. The longitudinal displaceability is expediently preselected by an amount 10 , which enables the hammer drill head 12 of the downhole hammer not to protrude beyond the teeth 15 of the rock auger wing 11 in the retracted state.
Die Längsverschieblichkeit des Imlochhammers 3 innerhalb der Führung 8 kann durch unterschiedlichste Methoden ermöglicht werden. So können oberhalb des Im lochhammers 3 Dämpfungselemente 9 angeordnet werden, die beispielsweise aus Stahlfedern, Kunststoff oder Gummielementen oder auch aus Flüssigkeitspolstern oder Gaspolstern bestehen. Der Einsatz von Gaspolstern oder Flüssigkeitspolstern ermöglicht noch eine weitgehende Einstellung der Dämpfungskräfte, z. B. über Druck oder Menge.The longitudinal displaceability of the down-the-hole hammer 3 within the guide 8 can be made possible by a wide variety of methods. Thus, 3 damping elements 9 can be arranged above the hole hammer, which consist, for example, of steel springs, plastic or rubber elements or also of liquid cushions or gas cushions. The use of gas cushions or liquid cushions still allows extensive adjustment of the damping forces, e.g. B. about pressure or quantity.
Die Dämpfungselemente können entweder fest eingebaut werden oder die Dämp fung erfolgt dadurch, dass von der Luftseite aus flüssige oder gasförmige Medien in unterschiedlichen Mengen und Drücken eingeleitet werden.The damping elements can either be installed permanently or the damping tion takes place in that from the air side liquid or gaseous media in different quantities and pressures can be initiated.
Feste Dämpfungselemente 9 können beispielsweise federartige Elemente aus Stahl sein oder aus widerstandsfähigen aber nachgiebigen Kunststoffen. Fixed damping elements 9 can, for example, be spring-like elements made of steel or made of resistant but resilient plastics.
Die Exzentrizität 14 bezüglich der Symmetrieachse 13 der Bohrschnecke ist bevor zugterweise kleiner als der Radius des Imlochhammerkopfes 12. Auf diese Weise ist dann sichergestellt, dass beim Vorbohren des Imlochhammerkopfes kein ringförmi ger Vorschnitt erfolgt. Es bleibt also in der Mitte kein Grat aus Fels stehen, der wie derum den Bohrfortschritt behindern könnte.The eccentricity 14 with respect to the axis of symmetry 13 of the auger is preferably smaller than the radius of the down-the-hole hammer head 12 . In this way it is then ensured that no ring-shaped pre-cut is made when predrilling the down-the-hole hammer head. So there is no ridge made of rock in the middle that could hinder drilling progress.
Der Bohrlochhammerkopf 12 bearbeitet somit eine volle Kreisfläche.The hammerhead head 12 thus processes a full circular area.
Gegenüber den teilverrohrten Bohrungen muss das Bohrwerkzeug nicht während des Bohrvorgangs mehrmals aus der Bohrung entfernt werden, um das Bohrklein zu entfernen, da das Bohrklein ständig durch die mit Bohrmeißeln besetzten Schne ckenflügel 11 auf die Schnecke gefördert wird. Dies führt infolge von einer geringeren Anzahl von Arbeitsschritten zu einem größeren Bohrfortschritt.Compared to the partially cased bores, the drilling tool does not have to be removed from the bore several times during the drilling process in order to remove the cuttings, since the cuttings are continuously conveyed to the auger by the auger blades 11 which are equipped with drill bits. This leads to greater drilling progress due to a smaller number of work steps.
Wird im Fels teilverrohrt, so hat dies den Nachteil, dass der Bohrdurchmesser nach unten zu abnimmt. Da das Bohrwerkzeug selbst kleiner als die Verrohung ist hat der Pfahl ab der Verrohrung nur noch den Durchmesser des reinen Bohrwerkzeuges und infolgedessen können nur kleinere Körbe eingebaut werden, um die entsprechenden Betonüberdeckungen später zu erreichen.If there is partial piping in the rock, this has the disadvantage that the drilling diameter decreases down to decrease. Since the drilling tool itself is smaller than the piping, it has From the piping only the diameter of the pure drilling tool and as a result, only smaller baskets can be installed to accommodate the corresponding ones To reach concrete coverings later.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass unmittelbar nach Erreichen der Endtiefe sofort . mit dem Betoniervorgang begonnen werden kann. Dies ist insbesondere dann von größerer Bedeutung, wenn beim Durchörtern der Bodenschichten wasserführende Bodenschichten angetroffen werden und ansonsten über das aufwendige Kontrak torverfahren betoniert werden müsste.Another advantage is that immediately after reaching the final depth immediately. the concreting process can be started. This is especially true of of greater importance if water-bearing when rummaging through the soil layers Soil layers are encountered and otherwise via the elaborate contract would have to be concreted.
Durch die Kombination von Imlochhammer und üblichen Felsbohrzähnen 15 wird insbesondere der Verschleiß an diesen Felsbohrzähnen deutlich reduziert. The combination of downhole hammer and conventional rock boring teeth 15 , in particular, significantly reduces the wear on these rock boring teeth.
Für die Stützung der Bodenbereiche mit Lockerboden wird keine aufwendige Verroh rung benötigt, sondern die Stützung erfolgt rein über den sich auf der Bohrschnecke befindlichen Boden.No complex piping is used to support the floor areas with loose soil tion is required, but the support is provided purely via the auger located floor.
Auf den ständigen sehr zeitraubenden Wechsel von unterschiedlichen Bohrwerkzeu gen, wie er üblicherweise beim Bohren in harten Gesteinen nötig ist, kann verzichtet werden.On the constant very time-consuming change of different drilling tools conditions that are usually required when drilling in hard rocks can be dispensed with become.
Claims (6)
dass am erdseitigen Ende (6) der Bohrschnecke (1) im Inneren des Seelrohres (2) eine oder mehrere Förderleitungen (4) angeordnet sind, welche zum Trans port von Beton, Mörtel und sonstigen Bauhilfsstoffen dienen
und dass die Förderleitungen (4) am erdseitigen Ende des Bohrwerkzeuges Austrittsöffnungen (5) besitzen, welche einen Austritt in Bohrwerkzeugslängs achse ermöglichen oder am Bohrwerkzeug im unteren Bereich einen seitlichen Austritt (5') besitzen
und dass ein oder mehrere Imlochhämmer (3) in der Symmetrieachse (13) des Bohrwerkzeuges und/oder um die Symmetrieachse der Bohrung herum ange ordnet sind
und dass der oder die Imlochhämmer (3) starr in der Schnecke angeordnet sind und/oder dass die Imlochhämmer (3) in Führungen (8) so verschieblich ange ordnet sind, dass sie sich um ein Maß (10) in Bohrlängsrichtung verschieben können.1. Drilling tool for producing bores in at least partially rock-like soils with the aid of a continuous auger 1 , characterized in that
that at the earth end ( 6 ) of the auger ( 1 ) inside the inner tube ( 2 ) one or more delivery lines ( 4 ) are arranged, which are used for the transport of concrete, mortar and other construction aids
and that the delivery lines ( 4 ) have outlet openings ( 5 ) at the end of the drilling tool on the earth side, which allow exit in the longitudinal axis of the drilling tool or have a lateral outlet ( 5 ') on the drilling tool in the lower region
and that one or more downhole hammers ( 3 ) are arranged in the axis of symmetry ( 13 ) of the drilling tool and / or around the axis of symmetry of the bore
and that the or the down hole hammers ( 3 ) are rigidly arranged in the screw and / or that the down hole hammers ( 3 ) in guides ( 8 ) are arranged so that they can move by an amount ( 10 ) in the longitudinal direction of the drill.
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