EP2320023A1

EP2320023A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erweitern einer Pilotbohrung im Erdreich

Info

Publication number: EP2320023A1
Application number: EP09175520A
Authority: EP
Original assignee: Plum Heinz
Current assignee: Plum Heinz
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-11

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erweitern einer Pilotbohrung im Erdreich vorgeschlagen. Bei dem Verfahren wird von einer Zielgrube aus ein durch eine Schnecke (3) zur Rotation angetriebener Bohrlochöffner (1) in Richtung auf eine Startgruppe eingezogen und bei der Bohrungserweiterung anfallender Abraum mittels der Schnecke (3) in die Startgrube transportiert. Die Erfindung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik dadurch aus, dass der Abraum durch ein die Schnecke (3) umgebendes Schneckenrohr (9) hindurchtransportiert wird. Hierfür weist das Schneckenrohr (9) Abraumöffnungen (10) zur Aufnahme von Abraum auf. In einer vorteilhaften Variante kann der Bohrlochöffner (1) mittels des zugfest ausgebildeten Schneckenrohrs (9) gezogen werden. Insbesondere das Einziehen von Neurohren (8) aus Kunststoff, die über den Bohrlochöffner (1) in die erweiterte Bohrung eingezogen werden, kann mittels des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung effizienter durchgeführt werden. Für den Fall, dass der Bohrlochöffner (1) vom Schneckenrohr (9) gezogen wird, ist zur getrennten Übertragung von Drehmoment und Zugkraft auf den Bohrlochöffner (1) ein Drucklager (12) zwischen Schnecke (3) und Schneckenrohr (9) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Erweitern einer Pilotbohrung im Erdreich. Bei dem Verfahren wird von einer Zielgrube aus ein durch eine Schnecke zur Rotation angetriebener Bohrlochöffner in Richtung auf eine Startgrube eingezogen und bei der Bohrungserweiterung anfallender Abraum mittels einer Schnecke in die Startgrube transportiert. Die Vorrichtung umfasst eine aus Schüssen zusammensetzbare Schnecke und einen dreh- und zugfest an der Schnecke fixierten Bohrlochöffner.
Es ist bekannt, beim Einziehen von Neurohren, insbesondere Kunststoffrohren, eine zwischen Start- und Zielgrube bereits vorhandene Pilotbohrung aufzuweiten. Dabei wird in der Zielgrube an einem aus mehreren Schüssen bestehenden Stahlrohr ein Bohrlochöffner oder auch Backreamer angeschlossen, an dem wiederum über ein Verbindungsstück das Neurohr befestigt ist. Über das Stahlrohr werden Bohrlochöffner und Neurohr zur Startgrube bezogen. Insbesondere im Falle von Neurohren aus Kunststoff ist deren Oberfläche vor zu starkem Eingriff des umgebenden Erdreichs zu schützen. Auf Grund dessen ist der Durchmesser des Bohrlochöffners deutlich größer als der des Neurohres, und das Neurohr wird ständig mit Bentonit umspült. Das Drehmoment für den Bohrlochöffner wird über das Stahlrohr übertragen. Um ein Mitdrehen des Neurohres zu verhindern, wird dieses mit einem Swivel mit dem Bohrlochöffner verbunden. Der vom Bohrlochöffner erzeugte Abraum wird zusammen mit dem das Neurohr umspülenden Bentonit in Richtung auf die Zielgrube gefördert. Die Menge des einzusetzenden Bentonits ist dabei sehr hoch.
Aus der DE 25 07 984 B2 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem zur Herstellung eines Verbindungstunnels zwischen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Verkehrstunneln eine Pilotbohrung mittels eines Bohrlochöffners erweitert wird, wobei der Bohrlochöffner von einer Förderschnecke gezogen wird, die gleichzeitig den Abraum zum Starttunnel transportiert. Damit ein solcher Abtransport möglich ist, muss das umgebende Erdreich fest sein, da es ansonsten aufgrund von Nachrutschen des Erdreichs zu Versackungen kommen würde. Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem auch bei lockerem Erdreich eine Förderung des vom Bohrlochöffner erzeugten Abraums über die Schnecke zur Startgrube möglich ist.
Bei einem Verfahren der vorgenannten Art wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 und 3 definiert.
Das Schneckenrohr stützt den anstehenden Boden und ermöglicht so erst die Förderung des vom Bohrlochöffner abgebauten Bodens. Der Bohrlochöffner kann dabei im Falle einer zugfest ausgebildeten Schnecke mittels der Schnecke gezogen werden.
Vorteilhaft ist es, den Bohrlochöffner mittels des Schneckenrohrs zu ziehen. Die Schnecke braucht dann nicht zugfest ausgebildet zu werden.
Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren im Falle des Einziehens eines Neurohrs, insbesondere eines aus Kunststoff. Im Vergleich zu den bisher eingesetzten und eingangs beschriebenen Verfahren wird aufgrund der Abraumförderung durch das Schneckenrohr Bentonit nur zur Schmierung des Kunststoffrohres benötigt, was zu einer deutlichen Reduzierung der notwendigen Menge an Bentonit führt.
Bei einer Vorrichtung der vorgenannten Art wird die vorgenannte Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die mindestens eine Abraumöffnung erlaubt den Zutritt des Abraums in das Schneckenrohr, wo er mittels Schneckenförderung in die Startgrube transportiert wird. In einer vorteilhaften Variante zieht das Schneckenrohr, das bevorzugt aus Stahl besteht, mittelbar den Bohrlochöffner über eine Drucklagerung zwischen dem Abschlussring des Schneckenrohres und der Schnecke. Die Zugkraft des Schneckenrohres wird über das axiale Kräfte aufnehmende Drucklager auf den letzten Schuss der Schnecke übertragen, der mit dem Bohrlochöffner dreh- und zugfest verbunden ist, wodurch letzterer zur Startgrube gezogen werden kann,
Das optionale Schildelement dient dazu, unerwünschtes Nachrutschen oder Herabfallen vom Rand des erweiterten Bohrloches zu verhindern. Das Schildelement kann dabei am Bohrlochöffner selbst befestigt sein und sich mit dem Bohrlochöffner drehen. Es ist aber auch möglich, das Schildelement an der Ankoppeleinheit zu fixieren. Ist das Schildelement mit seiner Schildfunktion durchgehend von der Ankoppeleinheit bis zum Bohrlochöffner ausgebildet, wird damit auch der Bereich zwischen Ankoppeleinheit und Bohrlochöffner durch das Schildelement geschützt. Letzteres ist sowohl bei Fixierung an der Ankoppeleinheit als auch bei Fixierung am Bohrlochöffner möglich.
Das Schildelement kann den gesamten Umfang des Bohrlochöfiners oder nur einen Teil desselben umfassen. Das Schildelement kann z.B. über einem Drittel bis zur Hälfte des Umfangs vorgesehen sein, was bei geeignetem Erdreich hinreichend sein kann, das Nachrutschen des Erdreichs von oben und gegebenenfalls von den Seiten in Richtung auf die Abraumöffnung(en) zu verhindern.
Eine vorteilhaft Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im Folgenden anhand einer Figur dargestellt.
Die einzige Figur zeigt in einer Querschnittansicht schematisch einen Bohrlochöffner 1 mit Schaufelelementen 2, von denen hier nur eines dargestellt ist, wobei der Bohrlochöffner 1 dreh- und zugfest mit dem letzten Schuss einer Schnecke 3 über eine Verbindungsstelle 4 fixiert ist. Über einen Swivel (ein zugfestes Drehgelenk) 5 ist am Bohrlochöffner 1 ein Zugtopf 6 angeschlossen, an dem über Fixierlöcher 7 ein Neurohr 8 fixiert werden kann.
Die Schnecke 3 ist von einem Schneckenrohrs 9 umgeben, das an seinem dem Bohrlochöffner 1 zugewandten Ende Abraumöfinungen 10 aufweist. Im Schneckenrohr 9 ist an seinem dem Bohrlochöffner 1 zugewandten Ende ein Abschlussring 11, z. B. mittels einer Schweißverbindung, fixiert. An diesem Abschlussring 11 ist die Schnecke 3 mittels eines axiale Kräfte aufnehmenden Drucklager 12 drehbar gelagert. Das Schneckenrohr 9 ist wie die Schnecke 3 aus mehreren Schüssen aufgebaut, von denen in der Figur jeweils nur der letzte Schuss zu sehen ist. Die Schüsse des Schneckenrohres 9 sind zugfest miteinander verbunden, während eine zugfeste Verbindung zwischen den Schüssen der Schnecke 3 entbehrlich ist.
Zum Einziehen des Neurohres 8 wird der Bohrlochöffner 1 mittels der Schnecke 3 gedreht, während das Schneckenrohr 9 keine Rotationsbewegung ausführt, Wenn das Schneckenrohr 9 mittels einer hier nicht dargestellten Zugvorrichtung zur Startgrube hin gezogen wird, wird die Zugkraft über den Abschlussring 11 und das Drucklager 12 auf ein Endstück 13 der Schnecke 3 übertragen. Auf Grund der über die Verbindungsstelle 4 gegebenen zug- und drehfesten Verbindung zwischen der Schnecke 3 und dem Bohrlochöffner 1 werden der mit der Schnecke 3 mitdrehende Bohrlochöffner und mit ihm der Swivel 5 und das daran angehängte, aufgrund des Swivels 5 nicht mitdrehende Neurohr 8 ebenfalls in Richtung auf die Startgrube gezogen. Die mit Schneidzähnen 15 bestückten Schaufelelemente 2 des rotierenden Bohrlochöffners 1 lösen das Erdreich, weiches über die Abraumöffnungen 10 in das Schneckenrohr 9 fällt und anschließend auf Grund der Rotationsbewegung der Schnecke 3 zur Startgrube abtransportiert wird.
Damit im Falle von lockerem Erdreich dieses nicht der Schwerkraft folgend vom Rand des erweiterten Bohrloches in Richtung auf das Schneckenrohr 3 nachrutscht, ist am Zugtopf 6 ein den Bohrlochöffner 1 überdeckendes Schildelement 14 vorgesehen. Die Schaufelelemente 2 des Bohrlochöffners 1 weisen an ihrem äußeren Ende jeweils einen schräg nach außen gestellten Außenzahn 16 auf, der vor dem Schildelement 14 das Erdreich schneidet und so dem Schildelement 14 den Weg frei macht. Das Schildelement 14 ist gemäß der Darstellung in der Figur auf einen oberen Teilbereich des Umfangs des Bohrlochöffners 1 beschränkt. Das Schildelement 14 kann aber auch den Bohrlochöffner vollständig umfassen.
Während des Einziehens des Neurohres 8 wird Bentonit über eine hier nicht dargestellte, durch das Innere des Neurohres 8 verlaufende Zuleitung durch eine Öffnung in der Rohrwand auf die Außenseite des Neurohres 8 gegeben (in der Figur durch Pfeil 17 angedeutet), wodurch die Reibbelastung des Neurohres 8 verringert wird,

Bezugszeichenliste

1: Bohrlochöffner
2: Schaufelelement
3: Schnecke
4: Verbindungsstelle
5: Swivel
6: Zugtopf
7: Fixierlöcher
8: Neurohr
9: Stahlrohr
10: Abraumöffnung
11: Abschlussring
12: Drucklager
13: Endstück
14: Schildelement
15: Scheidzahn
16: Außenzahn
17: Bentonitfluss

Claims

Verfahren zum Erweitern einer Pilotbohrung im Erdreich, bei dem von einer Zielgrube aus ein durch eine Schnecke (3) zur Rotation angetriebener Bohrlochöffner (1) in Richtung auf eine Startgrube eingezogen und bei der Bohrungserweiterung anfallender Abraum mittels der Schnecke (3) in die Startgrube transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
der Abraum durch ein die Schnecke (3) umgebendes Schneckenrohr (9) hindurch transportiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrlochöffner (1) mittels des zugfest ausgebildeten Schneckenrohrs (9) gezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das erweiterten Bohrloch ein am Bohrlochöffner (1) angehängtes Neurohr (8) eingezogen wird.
Vorrichtung zum Erweitern einer Pibtbohrung im Erdreich, umfassend
a) eine aus Schüssen zusammensetzbare Schnecke (3) und

b) einen dreh- und zugfest an der Schnecke (3) fixierten Bohrlochöffner (1), gekennzeichnet durch

c) ein aus Schüssen zusammensetzbares, die Schnecke (3) umgebendes, eine Schneckenförderung erlaubendes Schneckenrohr (9), wobei das Schneckenrohr (9) an seinem dem Bohrlochöffner (1) zugewandten Ende mindestens eine Abraumöffnung (10) zur Aufnahme von Abraum aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (3) im Bereich ihres dem Bohrlochöffner (1) zugewandten Endes über ein zumindest auch axial wirkendes Drucklager (12) am Schneckenrohr (9) drehbar gelagert und das Schneckenrohr (9) zugfest ausgestaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schneckenrohr (9) an dessen dem Bohrlochöffner (1) zugewandten Ende ein Abschlussring (11) am Schneckenrohr (9) fixiert und die Schnecke (3) über das Drucklager (12) am Abschlussring (11) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Bohrlochöffner (1) eine Ankoppeleinheit (5, 6) zur Ankopplung eines in das erweiterte Bohrloch einzuziehenden Gegenstands, insbesondere eines Neurohres (8), vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Umfang des Bohrlochöffners (1) zumindest teilweise umfassendes in Zugrichtung über die mindestens eine Abraumöffnung (10) hinausragendes und zumindest bereichsweise ein Nachrutschen von Erdreich aus dem Rand der aufgeweiteten Bohrung verhinderndes Schildelement (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schildelement (14) an der Ankoppeleinheit (5, 6) fixierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schildelement (14) am Bohriochöffner (1) fixiert ist.