DE1950927A1 - Vorrichtung zur Fussverbreiterung von Ortpfaehlen aus Beton od.dgl. - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Fußverbreiterung von Ortpfählen aus Beton o.dgl.
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fußverbreiterung von Ortpfählen aus Beton o.dgl., bestehend aus einem drehbaren Antriebsrohr mit hängend angelenKten Schneidarmen, die mit Schneidwerkzeugen versehen und mittels eines Spreizgestänges von einer im Antriebsrohr geführten Steuerstange nach außen verschwenKbar sind, wodurch bei gleichzeitiger Erweiterung des Fußquerschnittes das ausgeschnittene Bodenmaterial mit einer Zementschlämme vermischt wird, und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand, durch welche die Arbeitsweise wesentlich verbessert und die Kosten für den Ersatz von Schleißteilen ganz erheblich verringert werden.
• Bei der Herstellung von Ortpfählen wird durch das Abteufen eines Rohres in den Untergrund ein Hohlraum geschaffen, der ausbetoniert wird. Zur Verbesserung der Tragfähigkeit und Mantelreibung ist es bekannt, den Pfahlfuß nach außen zu erweitern. Hierfür sind zahlreiche Verfahren bekannt. Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsweise, bei welcher eine Zementsohlämme in einen zunächst zylindrisch ausgebohrten Raum eingebracht und dann mittels einer besonderen Vorrichtung im Fußbereich des Bodenmaterial weiter ausgeschnitten wird und dieses ausgeschnittene Bodenmaterial mit der Zementsehlämme vermischt wird.
• Eine bekannte Vorrichtung für diesen Arbeitsvorgang besteht aus einem drehbaren Antriebsrohr mit hängend angelenken Schneidarmen, die mit Schneidwerkzeugen versehen un * it-tels eines Gestänges von einer im Antriebsrohr geführten Steuerstange nach außen verschwenkbar sind.Die Schneidarme bestehen bei dieser Vorrichtung aus zwei parallelen Flacheisen, die fest aufeinander geschweißt sind und auf denen blechartige Messer aufgeschweißt sind. Diese Schneidarme sind über ein Spreizgestänge mit einem durch das untere Ende des Antriebsrohres hindurchragenden Ende der Steuerstange verbunden. Diese bekannte Vorrichtung zur Fußverbreiterung von Ortpfählen hat zunächst den Nachteil hoher Unterhaltungskosten, weil bei einem Ersatz der stark verschleißenden Schneidwerkzeuge die ganzen Schneidarmeinheiten ausgewechselt werden müssen. Auch ist der Zeitaufwand hierfür sehr groß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bisher verwendeten Schneidmesser wegen ihres flachen Querschnittes nur sehr kurz ausgeführt werden können, weil sie andernfalls bei der starken Beanspruchung abbrechen würden. Außerdem ergeben sie eine sehr große Reibungsfläche. Bei festem Boden besteht dann ein so großes Reibungsmoment, daß das Drehgestänge häufig abbricht. Außerdem werden die Schneidmesser und Schneidflügel insbesondere bei festem Boden schräg und an ihren Kanten besonders beansprucht, so daß Verbiegungen und ein großer Materialverschleiß durch Reibung die Folge ist.
• Um die Torsionsmomente aufnehmen zu können, mußten die flachen Schneidmesser deshalb besonders massiv ausgebildet werden. Ein weiterer Nachteil bestand auch darin, daß bei anstehenden Kiesen größere Steine in den anstehenden Boden zurückgedrückt werden und diesen verdichten und nicht, wie gewünscht wird, in das Bohrloch fallen. Bei Einwirkung der Schneidarme auf solche Hindernisse entstehen starke Stöße, die über das Spreizgestänge auf einen benachbarten Schneidarm übertragen werden, so daß recht häufig Bruchzerstörungen wegen plötzlicher Beanspruchung die Folge sind.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Fußverbreiterung von Oftpfählen derart auszugestalten, daß der Verschleiß wesentlich verringert wird und die eigentlichen Verschleißteile auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die -Schneidarme einen rohrförmigen Querschnitt aufweisen und jedes radial nach außen weisende Schneidwerkzeug mit einem Steckbolzen durch Querbohrungen der Schneidarme ragt und mit einer Mutter oder einem nach innen weisenden Schneidwerkzeug verschraubt ist und daß das an die Schneidarme angelenkte Spreizgestänge durch eine Gleitführung gegen ein Verdrehen gegenüber dem Antriebsrohr gesichert ist.
• Diese Ausgestaltung hat zunächst den Vorteil, daß die Schneidarme mit ihrem Hohlprofil wesentlich besser Biege- und Torsionsbeanspruchungen aufnehmen können. Dieses Hohlprofil ist darüberhinaus besonders zur auswechselbaren Befestigung der Schneidwerkzeuge geeignet, wobei deren Befestigung am Schneidarm ebenfalls für eine wesentlich günstigere Kräfteübertragung Sorge trägt. Der weitere Vorteil ist darin zu sehen, daß der anstehende Boden, vorwiegend Kies, schräg nach oben verdichtet wird und andererseits das ausgeschnittene Bodenmaterial in das Bohrloch gedrängt wird. Durch das Hohlprofil der Schneidarme ist der Feibungsverlust sehr gering. Die überwiegend dem Verschleiß ausgesetzten Schneidwerkzeuge können auf einfache Art und weise ausgewechselt werden, wobei der Zeitaufwand hierfür wesentlich geringer ist.
• Die günstige Aufnahme der angreifenden Kräfte wird weiterhin dadurch unterstützt, daß das Spreizgestänge im Antriebsrohr, welches ja die Schneidarme in Drehung versetzt, in einem Gleitlager geführt wird, so daß eine Sicherung gegen ein Verdrehen gegenüber dem Antriebsrohr gegeben ist. Hierdurch werden die üDer das Spreizgestänge auf die Steuerstange übertragenen Torsionskräfte und seitlichen Stoßkräfte, die bei steinigen Hindernissen sehr groß sein können, in gunstiger Weise auf das Antriebsrohr übertragen.
• Die Schneidarme und die Schneidwerkzeuge können in vorteilhafte Weise verschiedenartig ausgebildet sein. Das TTohlprofil des 3clxneidarmes kann einen Kreisrunden, quadratischen, rechteeigen oder andersförmigen Querschnitt haben. Vorzugsweise wird jedoch ein kreisrunder Querschnitt gewählt. Ein besonders geeignetes Schrieidwerkzeug ist zu seinem Ende hin konisch erweitert und der angeformte Steckbolzen des einen Schneidwer<zeuges weist ein Innengewinde auf, in welches das gegenüberliegende Schneidwerkzeug mit einem Gewindebolzen einschraubbar ist. Dabei ist auf jedes Schneidwerszeug eine Spannplatte mit einer konischen Bohrung aufgesteckt, die mit einer dem Profil des Schneidarmes angepaßten Druckfläche gegen eine dem Schneidarm zugeordnete Verstärkungsplatte anliegt.
• Diese Ausgestaltung hat den Vorteil einer besonders günstigen Auswechselbarkeit und Kräfteübertragung. Beim Verspannen der einander gegenüberliegenden Schneidwerkzeuge schieben sich die Spannplatten mit ihrer konischen Bohrung auf deren konische Mantelfläche auf und die Spannplatten werden fest gegen die Schneidarme gedrückt. Die Montage und Demontage läßt sich mit Hilfe von Montagestäben durchführen, die in Querbohrungen an den vorderen Enden der Schneidwerkzeuge einsteckbar sind. Besonders vorteilhaft wirkt sich aus, daß Schneidwerkzeuge sowohl nach innen wie auch nach außen weisen; während die nach außen weisenden Schneidwerkzeuge die eigentliche Reißarbeit ausführen, dienen die nach innen weisenden Schneidwerkzeuge vor allem der Vermischung des ausgeschnittenen Bodenmaterials (Kies, Sand u.dgl. ) mit der Zementschlämme. Es besteht aber auch die Möglichkeit, an das nach außen weisende Schneidwerkzeug einen Gewindebolzen anzuformen, der durch die Bohrung des Schneidkopfes führt und auf dessen Gewinde eine Mutter aufschraubbar ist. Die Köpfe der Schneidwerkzeuge können verschiedenartig austebildet sein. Bei einer besonders preiswerten bolzenartigen Ausführung sind kreisförmige, ovale, quadratische oder dreieckige Querschnitte geeignet.
• Außerdem können aber besondere Ringe, Rollenmeißel oder andere an sich bekannte Schneid- und Reißelemente vorgesehen sein.
• Die Verwendung rohrförmiger Schneidarme und auswechselbarer Schneidwerkzeuge in Verbindung mit einer Gleitführung des Spreizgestänges im Antriebsrohr hat außerdem den Vorteil, daß die Schneidarme wesentlich länger ausgeführt werden können als es bisher möglich war. Während bisher Fußdurchmesser von höchstens bis zu etwa drei Metern ausgeführt werden konnten, erlaubt die erf-indungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung solche von vier Metern und darüber. Für größere Durchmesser ist erfindungsgemäß eine größere Anzahl Schneidarme vorgesehen, die paarweise in bestimmten Höhenbereichen wirKsam werden. Bei einer solchen Ausführung sind beispielsweise an der Trägerplatte des Antriebsrohres vier Schneidarme um 900 versetzt angeordnet, von denen zwei gegenüberliegende Schneidarme länger als die beiden anderen Schneidarme sind, wobei sich die Schneidwerkzeuge über die gesamte Länge der kürzeren Schneidarme, bei den längeren Schneidarmen aber nur über deren verlängerten Bereich erstrecken. Bei dieser Ausgestaltung wird der obere Fußbereich mit den beiden kürzeren Schneidarmen ausgeschnitten, während die längeren Schneidarme den unteren Bereich ausschneiden.
• Die der günstigen Übertragung der TorsionsKräfte dienende aleitführung des Spreizgestänges im Antriebsrohr läßt verschiedene Ausführungen zu. Bei einer Ausführung ist das Antriebsrohr bis etwa zur Fußsohle verlängert und für jeden Schneidarm ist als Gleitlager ein Längsschlitz vorgesehen, durch den an der Steuerstange befestigte Lagerkonsolen ragen, an denen die zu den Schneidarmen weisenden Sprelzstangen angelenkt sind. Die Spreizstangen können an der Steuerstannge oben oder unten angelenkt sein, so daß letztere für den ,preizvorgang als 'Sug- oder Druckstange wirkt. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Antriebsrohr mit nach innen weisenden Fuhrungsnocken versehen, die in Längsschlitze der in ihrem unteren Bereich als Steuerrohr ausgebildeten Steuerstange eingreifen, wobei die Spreizstangen an einem durch das Antriebsrohr Irei hindurchragenden Teil des Steuerrohres angelernt; sind.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt, und ar zeigen Fig. 1 einen mittleren Langsschlitz dLuch ein Bohrloch mit einer eingesetzten Vorrichtung zur Fußverbreiterung, Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einem schnitt nach Linie I-I (vergrößerter Maßstab), Fig. 3 eine andere Ausführung des Schneidarmes und Schneidwerkzeuges, Fig. 4 eine andere Ausführung der Vorrichtung ur Fußverbrei terung, Fig. 5 den Gegenstand der Fig. 4 in einem mittleren Querschnitt und Fig. ö ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Gleitführung des Spreizgestänges im Antriebsrohr.
• ie Fig. 1 zeigt, ist in den anstehenden Boden, der aus Kies oder anderem Material besteht, ein Bohrrohr 1 eingeführt worden. Nach Erreichen der Bohrsohle und Einbringen der Zementschlämme wird das Bohrrohr 1 unter Hinterlassung eines unteren freien Bohrloches 2 etwas hochgezogen. Anschließend wird die Vorrichtung zur Fußverbreiterung eingesetzt.
• Die Vorrichtung zur Fußverbreiterung besteht aus einem Antriebsrohr 3, welches über einen in der Zeichnung nicht dargestellten Motor in Drehung versetzt wird. Diesem An triebsrohr 3 sind eine oder mehrere Führungsscheiben 4 zugeordnet, welche für eine axiale Lagerung innerhalb des Bohrrohres Sorge tragen. Etwa im Bereich der Unterkante des Bohrrohres 1 ist eine Trägerplatte 5 befestigt, wobei besondere Maßnahmen zur Versteifung vorgesehen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind unterhalb der Trägerplatte 5 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten Schwenklaber b angeordne-t, an denen nach unten hängende Schneidarme 7 angelernft sind. Diese Schneidarme 7 haben, wie Figur 2 zeigt, einen kreisrunden Querschnitt. Jeder Schneidarin 7 ist über eine Spreizstange 8 gelenkig mit einer Steuerstange 9 verbunden. Die Anlenkung erfolgt über Lagerplatten 11, 12, die an der Steuerstange 9 bzw. an den Sctneidarmen 7 befestigt sind. Im unteren Bereich des Antriebsrohres 3 sind außerdem zwei Schlitze lo vorgesehen, durch welche die der Steuerstange 9 zugeordneten Lager 11 hindurchragen. Diese Schlitze lo dienen der Gleitführung.
• Jeder Schneidarm 7 ist über seine ganze Länge mit Schneidwerkzeugen versehen, die in Figur 2 verdeutlicht sind.
• Vorgesehen ist ein nach außen weisendes Schneidwerkzeug 13, welches nach außen hin konisch erweitert ist. Es besitzt einen Steckbolzen 18, der durch einander gegenüberliegende Querbohrungen 17 im Schneidarm 7 hindurchführt.
• Im Bereich der Bohrungen 17 sind am Schneidarm Verstärhungsplatten 16 zweckmäßig. Das freie Ende des Steckbolzens 18 ist mit einen Innengewinde versehen, in welches der Gewindebolzen So eines nach innen weisenden, etwas kleiner gehaltenen Scnneidwerkzeuges 15 ragt. Zur Befestigung der Schneidwerkzeuge wird auf die beiden Schneidwerkzeue 13, 15 je eine Spannplatte 21 mit einer konischen Bohrung durchgesteckt und danach der Steckbolzen 18 durch die Querbolwung 17 geführt. Beide Schneidwerkzeuge 13, 15 besitzen an ihren Kopfenden Querbohrungen 23 zum Durchstelzen einer Stange, welche das Verschrauben erleichtert.
• Beim Verschrauben werden die Spannplatten 12 auf die konischen Mantelflächen der Schneidwerkzeuge gepreßt und die Spannplatten fest gegen die Verstärkungsplatten 16 des Schneidarmes 7 gedrückt. Die der Verbindung dienenden Gewinde liegen innerhalb des Schneidarmes geschützt, so daß im Bedarfsfall die Schneidwerkzeuge leicht ausgebaut und erneuert werden können. Wie Figur 1 zeigt, sind im oberen Bereich der Schneidarme 7 anstelle der nach innen weisenden Schneidwerkzeuge 15 einfache Gewindebolzen 14 mit kurzen Bolzenköpfen vorgesehen.
• Figur 3 zeigt eine etwas andere Ausführung, bei welcher der rohrförmige Querschnitt des Schneidarmes 24 etwa quadratisch ist; zwei U-Eisen sind zu einem Rohr zusammengeschweißt. Das Schneidwerkzeug 25, welches einen quadratischen Querschnitt hat, aber auch, wie durch Linie 29 angedeutet, Nasen oder konische Erweiterungen haben kann, besitzt einen Steckbolzen 26, der als Gewindebolzen ausgeführt ist und auf dessen Außengewinde 27 eine Spannmutter aufschraubbar ist.
• Die Vorrichtung zur Fußverbreiterung nach den Figuren 4 und 5 ist mit vier Schneidarmen 30, 31 versehen, von denen zwei einander gegenüberliegende länger als die beiden anderen sind. Auch bei dieser Ausführung ist jeder Schneidarm 30 bzw. 31 über Spreizstangen 32 bzw.
• 33 mit der Steuerstange 9 verbunden. In entsprechender Weise müssen in den unteren Bereich des Antriebsrohres 3 vier Schlitze 34, 35 vorgesehen sein, von denen die Schlitze 34 mehr zum Fußende hin gelagert sind. Die längeren Schneidarme 30 haben ihre Schneidwerkzeuge lediglich im Bereich unterhalb der kürzeren Schneidarme 31. Beim Spreizen schneiden die kürzeren Arme 31 den oberen Bereich des Pfahlfußes aus, hingegen die längeren den unteren Bereich.
• Um eine Schwächung des Antriebsrohres durch die Gleit schlitze im Antriebsrohr zu vermeiden, sieht Figur 6 vor, daß das Antriebsrohr 36 nicht ganz bis zur Fußsohle des Rohrloches reicht. Die Steuerstange 9 ist nach unten hin durch ein Steuerrohr 37 verlängert, an dem im unteren Bereich die Spreizstangen 32, 33 angelenkt sind. Die Gleitführung geschieht bei dieser Ausführung mit Hilfe von nach innen weisenden Führungsnocken 39, welche am Antriebsrohr 36 befestigt sind und in Längsschlitze 38 des Steuerrohres 37 eingreifen0 Zweckmäßig ist das untere Ende des Steuerrohres 37 mit Versteifungsflanschen +0 versehen.
• Die neuartige Vorrichtung arbeitet nach dem bekannten Verfahren, wonach vor dem Ziehen des Bohrrohres 1 in das Bohrloch 2 eine Zementschlämme eingeführt wird. Das Antriebsrohr 3 bzw. 36 wird in Drehung verse-tzt una durch Spreizen er Schneidarme 7, 24 oder 31, 30 wird das anstehende Bodenmaterial zur Bildung eines Fußes konisch ausgeschnitten und dieses Wiaterial wird mit der Zementschlämme verrührt und vermischt. Wenn die Schneidarme ihre äußerste Spreizstellung erhalten haben, werden sie mit Hilfe der Steuerstange 9 wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgeschwenkt, wobei durch weiteren Antrieb über das Antriebsrohr 3 die Vermischung noch verbessert werden kann. Anschließend wird die gesamte Vorrichtung vor Erhärten des Zementes aus dem Bohrloch herausgezogen, so da dann das restliche Bohrloch weiter mit zement, Mörtel oder Beton ausgefüllt werden Kann.
• Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Änderungen durchführbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten nird. 30 Desteht beispielsweise die Möglichkeit, den Schneidarmen andere Hohlprofil-e zuzuordnen und deren Anzahl den Arbeitsbedingungen anzupassen0 Für besonders große Fußverbreitarungen sind auch sechs Schneidarme geeignet, die paarweise drei Höhenbereiche des Fußes erfassen. Die Schneidwerkzeuge können verschiedenartig ausgestaltet sein und zwar als Bolzen, Messer o.dgl.. Sie können mit Zähnen, Schneidrollen, Zacen, Rollenmeißeln o.dgl.
• verbunden sein. Auch können der auswechselbaren Befestirung der Schneidwerkzeuge andere Konstruktionen zugrunde liegen und die Schneidwerkzeuge lassen sich auf den Schneidarmen so anordnen, daß sie in einander ergänzenden Schnitthöhen wirksam werden. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Gleitführung des Spreizgestänges am Antriebsrohr mit anderen Maschinenbauelementen auszuführen.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Fußverbreiterung von Ortptählen aus Beton o.dgl., bestehend aus einem drehbaren Antriebsrohr mit hängend angelenkten Schneidarmen, die mit Schneidwerkzeugen versehen und mittels eines Spreizgestänges von einer im Antriebsrohr geführten bteuerstange nach außen verschwenkbar sind, wodurch bei gleichzeitiger Erweiterung des Fußquerschnittes das ausgeschnittene Betonmaterial mit einer Zementschlämme vermischt ird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidarme einen rohrförmigen Querschnitt aufweisen und jedes radial nach außen weisende chneidwerkzeuge mit einem Steckbolzen durch Querbohrungen der Schneidarme ragt und mit einer Mutter oder einem nach innen weisenden Schneidwerkzeug verschraubt ist und daß das an die Schneidarme angelenkte Spreizgestänge durch eine Gleitführung gegen Verdrehen gegenüber dem Antriebsrohr gesichert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidarm (7) einen Kreisquerschnitt besitzt, das Schneidwerkzeug (13, 15) zu seinem Ende hin konisch erweitert ist und der angeformte Steckbolzen (18) des einen Schneidwerkzeuges (13) ein Innengewinde (19) aufweist, in welches das gegenüberliegende Schneidwerkzeug (15) mit einem Gewindebolzen (20) einschraubbar ist.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Spannplatte (21) mit einer Konischen Bohrung auf die Schneidwerkzeuge (13, 15) aufgesteckt ist, und mit einer dem Profil des Schneidarmes (7) angepaßten Druckfläche gegen eine dem Schneidarm zugeordnete Verstärkungsplatte (16) anliegt.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge (13, 15) an ihrem vorderen Ende Querbohrungen (23) zum Durchsteckn von Montagestäben haben.

5. ~Jorrichtuntg nach Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 das Schneidwerkzeug (25) einen angeformten Gevrindebolzen (26) aufweist, der durch die Querbohrungen des 3chneidarmes (24) führt und auf dessen Gewinde (27) eine Mutter (28) aufschraubbar ist.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge bolzenartig mit kreisförmigem, ovalem, quadratischen oder dreiectigem Querschnitt ausgebildet und/oder mit Schneidringen, Rollenmeißel oder anderen Schneid- und Reißelementen versehen sind.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil des Schneidarmes (7, 24) einen Kreisrunden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Trägerplatte (5) des Antriebsrohres (3) vier Schneidarme (30, 31) um 900 versetzt angeordnet sind, von denen zwei gegenüberliegende Schneidarme (30) lönger als die beiden anueren Schneidarme sind und daß die Schneidwerkzeuge (13, 15) über die Gesamtlänge der kürzeren Schneidarme (31),bei den längeren Schneidarmen (30) nur über deren verlängerten Bereich sich erstrecken.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrohr (3) bis etwa zur Fußsohle verlängert ist und für jeden Schneidarm (7 bzw. 30, 31) als gleitlager ein Längsschlitz (lo bzw. 34, 35) vorgesehen ist, durch den an der Steuerstange (9) befestigte Lagerkonsolen ragen, an denen die zu den Schneidarmen weisenden Spreizstangen (8 bzw. 32, 33) angelenkt sind.

lo. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antrebsrohr (36) mit nach innen weisenden Fuhrungsnocken (39) versehen ist, die in Längsschlitze (38) der in ihrem unteren Bereich als Steuerrohr (37) ausgebildeten Steuerstange (9) eingreifen und daß die Spreizstangen (32, 33) an einem durch das Antriebsrohr hindurchragenden Teil des St euerr ohres angeienkt sind.

L e e r s e i t e