DE19530718C1 - Bohrvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Pfahles in einem Bohrloch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung, insbesondere zum Herstellen von Bohrlöchern im Boden, gemäß Ober­ begriff des Anspruchs 1 sowie ein Ver­ fahren zur Herstellung eines Pfahles in einem Bohrloch gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Eine gattungsgemäße Bohrvorrichtung ist aus der DE 42 28 580 C1 bekannt. Dieser bekannte Erdbohrer zum Herstellen eines Ortbeton-Verdrängungspfahles weist einen Schneidkopf und einen konischen, glattwandigen Verdrängungskörper auf. Der größte Außendurchmesser des konischen Verdrängungskör­ pers ist mindestens ebenso groß wie das vom Schneidkopf ge­ bohrte Bohrloch. Vom Schneidkopf abgetragenes Erdreich wird durch die Ausformung des Verdrängerkörpers durch die Vor­ schubbewegung des Erdbohrers in die Bohrlochwandung ver­ drängt. Dieses Verdrängungsprinzip erfordert einerseits eine große axiale Vorschubkraft zum Verpressen. Da zu­ gleich der Verdrängerkörper über seinen gesamten Umfang mit der Bohrlochwandung in Kontakt steht, ist andererseits auch ein hohes Bohrdrehmoment zur Überwindung der Reibungskräfte notwendig. Zudem ist der Verdrängungskörper großem abrasi­ ven Verschleiß ausgesetzt.

Aus der DE 32 18 995 A1 geht ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Bohrlöchern in lockeren zusammendrückba­ ren Böden hervor. Dieses bekannte Bohrwerkzeug besteht aus mehreren zylindrischen und sich nach unten verjüngenden Teilstücken, die in einem Dorn als Werkzeugspitze enden. Mit einer hohen Vorschubkraft kann der Bohrer in den Boden eingedrückt werden, wobei durch Rotation des Werkzeuges der Boden seitlich verdichtet wird. Bei diesem schraubenförmi­ gen Verdichtungsprinzip ist ebenfalls eine hohe Vorschub­ kraft und ein großes Drehmoment erforderlich. Zudem ist die Konstruktion des Bohrwerkzeuges sehr aufwendig.

Ein ähnliches Prinzip zur Bohrlochherstellung mittels Bodenverdichtung wird bei der Vorrichtung gemäß DT 24 39 063 A1 verwendet. Diese Vorrichtung weist konische Elemente auf, die auf einer rotierenden Kurbelwelle gelagert sind. Da bei dieser Vorrichtung das Bohrloch allein durch Boden­ verdichtung, also ohne Schneidbewegung, ausgeführt wird, ist diese Vorrichtung grundsätzlich nur für lockeres Erd­ reich geeignet. Aufgrund der komplizierten Mechanik ist diese Vorrichtung schadensanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine relativ einfach aufgebaute Bohrvorrichtung zu schaffen, die bei möglichst geringer Vorschubkraft und geringem Bohrdreh­ moment ein Bohrloch erstellen und abgetragenen Boden in die Bohrlochwandung verpressen kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur ef­ fizienten Herstellung von Pfählen im Boden.

Ausgehend von einer gattungsgemäßen Bohrvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ver­ dichterkörper rotationssymmetrisch als Verdrängerwalze ausgebildet und an einem abgewinkelten Abschnitt des Bohrgestänges angeord­ net ist, daß der Verdichterkörper mit mindestens einem Umfangsbereich an der Bohrlochwandung anliegt, während ein radial gegenüberliegender Umfangsbereich unter Bildung ei­ nes Freiraums zwischen dem Verdichterkörper und der Bohr­ lochwandung von dieser beabstandet ist, und daß der Schneidkopf als eine Schneidplatte mit einer Öffnung zum Abführen des abgetragenen Bodens im wesentlichen in den Freiraum zwischen dem Verdichterkörper und der Bohrlochwan­ dung ausgebildet ist.

Bei dieser Bohrvorrichtung erzeugt zunächst ein Schneid­ kopf in herkömmlicher Weise ein Bohrloch durch Abtragen von Erdreich. Der erfindungsgemäße Bohrer kann somit grund­ sätzlich bei Böden mit einer hohen Festigkeit eingesetzt werden. Der Außendurchmesser des plattenförmigen Schneid­ kopfes gibt dabei den Durchmesser des Bohrloches vor. Durch zumindest eine Öffnung in dem plattenförmigen Schneidkopf wird das abgetragene Erdreich in einen Freiraum gefördert, welcher zwischen der Bohrlochwandung und dem abgewinkelt oder geneigt zur Bohrungslängsachse angeordneten Verdichterkör­ per gebildet ist. Da der Verdichterkörper mit einem Um­ fangsbereich an der Bohrlochwandung anliegt und mit dem Schneidkopf und dem Bohrgestänge verbunden ist, läuft der Verdichterkörper während einer Bohrumdrehung am gesamten Umfang der Bohrlochwandung entlang. Bei diesem Umlauf des Verdichterkörpers verdichtet und verdrängt dieser das ab­ getragene Erdreich in die Bohrlochwandung. Dies wird durch keilförmige Flächen an dem Verdichterkörper erleich­ tert.

Da der Verdrängerkörper nur mit einem Teil seines Umfangs an der Bohrlochwandung anliegt, entsteht nur geringe Rei­ bung, was sich auf das notwendige Bohrdrehmoment und den Verschleiß des Werkzeuges positiv auswirkt. Die Verdich­ tung wird im wesentlichen durch die Drehbewegung des Ver­ dichterkörpers erreicht, so daß nur relativ geringe Vor­ schubkräfte bei dieser Bohrvorrichtung aufzubringen sind.

Gemäß der Erfindung ist die Drehachse des Verdichterkörpers zur Bohrungslängsachse geneigt oder abgewinkelt ausgebildet. Die Drehachse ist hierbei starr mit dem Bohrgestänge und dem Schneidkopf verbunden. Zusammen mit der Form des Verdichterkörpers kann mit dem Neigungswinkel die Größe des Kontaktbereiches zwischen dem Verdichterkörper und der Bohrlochwandung für eine effizien­ te Verdichtung und Verdrängung des Bodens eingestellt werden.

Zur weiteren Verringerung der Reibung zwischen der Bohr­ lochwandung und dem Verdichterkörper ist es erfindungsge­ mäß vorgesehen, daß der Verdichterkörper drehbar gelagert ist. Der Verdichterkörper kann somit beim Entlanglaufen an der Bohrlochwandung eine Abwälzbewegung ausführen. Diese Abwälzbewegung erleichtert auch das Einpressen des abge­ tragenen Bodens in die Bohrlochwandung.

Im Hinblick auf die Belastungsverhältnisse, insbesondere der Drehlager des Verdichterkörpers, hat es sich als vor­ teilhaft erwiesen, daß der Neigungswinkel der Drehachse zur Bohrlochachse bzw. der Neigungswinkel des abgewinkelten Abschnitts des Bohrgestänges zur Bohrungslängsachse in einem Bereich von 3° bis 30° liegt.

Der erfindungsgemäße Verdichterkörper ist rotationssymmetrisch als Verdichterwalze ausgebildet. Bei dieser Form wird eine gleichmäßige Abwälzbewegung erreicht. Der rotationssymme­ trische Verdichterkörper kann eine Zylinder-, Kegel- oder Kugelform oder eine aus diesen Geometrieelementen zusammen­ gesetzte Form aufweisen. Der Durchmesser des Verdichter­ körpers ist kleiner als der der Bohrung.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, daß der Verdichterkörper als polygonaler Körper ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform weist der Verdichterkörper eine polygonale Querschnittsform auf, beispielsweise eine Acht- oder Zehneckform. Durch einen polygonalen Verdichterkörper kann die Bohrlochwandung mit ebenen Teilflächen ausgebil­ det werden. Der polygonale Körper kann als Prisma oder mit einer Verjüngung als Pyramide ausgebildet sein. Für spezi­ elle Anwendungen kann auch ein Verdichterkörper mit drei­ eckiger Querschnittsform eingesetzt werden.

Die bevorzugte Ausführungsform des Verdichterkörpers liegt jedoch darin, daß der Verdichterkörper konisch ausgebildet ist, wobei der Konuswinkel von dem Neigungswinkel der Dreh­ achse zur Bohrungslängsachse abhängt. Der konus- oder kegelstumpfförmige Verdichterkörper ist in der Bohrvorrich­ tung so angeordnet, daß dieser sich von seinem Bereich des größten Durchmessers in Richtung auf den Schneidkopf hin verjüngt. Der Konuswinkel, d. h., die Neigung der Mantel­ fläche des Verdichterkörpers ist so auf den Neigungswinkel der Drehachse abgestellt, daß ein Bereich der Seitenfläche des Verdichterkörpers parallel an der Bohrlochwandung an­ liegt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Form des Verdich­ terkörpers besteht darin, daß der Verdichterkörper doppel­ konusförmig ausgebildet ist. Bei dieser Form verjüngt sich der Verdichterkörper von einem zentralen Bereich des größ­ ten Durchmessers in entgegengesetzte Richtungen entlang der Symmetrieachse des Verdichterkörpers. Die Neigung und Aus­ maße der beiden kegelstumpfförmigen Hälften ist mit Bezug auf die Drehachse so gewählt, daß beide Verdichterkörper­ hälften gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen der Bohrlochwandung anliegen. Hierdurch werden eine noch bes­ sere Verdichtung und gleichzeitig eine Entlastung der Drehlager des Verdichterkörpers erreicht.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsge­ mäßen Bohrvorrichtung liegt darin, daß die Schneidplatte zusammen mit dem Verdichterkörper geneigt angeordnet ist. Die Schneidzähne der Schneidplatte befinden sich bei dieser Anordnung in dem nach unten gerichteten Bereich der Schneid­ platte. Da der andere Bereich der Schneidplatte durch die Neigung vom Bohrlochgrund beabstandet ist, wird in diesem Bereich eine deutliche Reduzierung des Verschleißes erreicht.

Im Hinblick auf das Einbringen von Baustoffen, beispiels­ weise Schotter oder Beton, in das Bohrloch zur Herstellung eines Pfahles ist es vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Bohrgestänge als Hohlgestänge ausgebildet ist, dessen Hohl­ raum in eine Durchgangsöffnung in der Schneidplatte mündet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Er­ findung ist es vorgesehen, daß am Bohrgestänge eine Verroh­ rungseinrichtung zum Abstützen der Bohrlochwandung vorge­ sehen ist. Eine derartige Verrohrungseinrichtung ist insbe­ sondere beim Bohren von relativ tiefen Bohrlöchern im loc­ keren Erdreich zweckmäßig.

Verfahrensmäßig wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Pfahles in einem Bohrloch mit Hilfe der erfindungs­ gemäßen Bohrvorrichtung mit den Verfahrensschritten:
Abtragen von Boden mittels eines angetriebenen Schneidkop­ fes, Abführen des abgetragenen Bodens hinter den Schneid­ kopf, Einwalzen des abgetragenen Bodens in die Bohrlochwan­ dung mittels des drehbaren Verdichterkörpers unmittelbar hinter dem Schneidkopf und Einleiten eines Pfahlmateriales in das Bohrloch. Bei diesem Verfahren kann ein Pfahl mit einer einzigen Bohrvorrichtung in effizienter Weise und im wesentlichen ohne Austrag von Boden hergestellt werden. Da keinerlei Erdaustrag anfällt, ist dieses Verfahren zur Her­ stellung von Pfählen besonders für den Einsatz bei ver­ seuchten Böden, beispielsweise bei Deponien, geeignet. Bei derartigen Böden ist eine spezielle Entsorgung des ausge­ tragenen Bodenmaterials vorgeschrieben, was mit hohen Kosten verbunden ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Pfahlmaterial durch ein Bohrgestänge und den Schneidkopf hindurch in das Bohrloch geleitet wird. Das Pfahlmaterial kann somit unmittelbar nach dem Abteufen des Bohrloches ohne eine zusätzliche Vorrichtung eingeleitet werden.

Vorzugsweise wird als Pfahlmaterial ein erhärtenden Bau­ stoff, Schotter oder Sand verwendet. Bei Verwendung eines erhärtenden Baustoffs können stabförmige Tragwerkselemente, insbesondere Ortbetonsäulen oder Verpreßpfähle, hergestellt werden. Die Verwendung von Schotter oder Sand gewährt neben einer Stützfunktion auch die Möglichkeit eine Drainage. Das Pfahlmaterial kann auch eine Mischung aus einem Teil abge­ tragenen Bodens und einem Bindemittel sein. Diese Mischung wird in einem sogenannten Mixed-in-place-Verfahren direkt an der Bohrvorrichtung erstellt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Bohrvorrichtung mit dem Verdichterkörper nach dem zumindest teilweisen Einleiten des Pfahlmaterials in dem Bohrloch verbleibt und daß zur Herstellung einer örtlichen Pfahldurchmessererweiterung Pfahlmaterial in die Bohrloch­ wandung eingewalzt wird. Durch das teilweise Einleiten von Pfahlmaterial in das Bohrloch im Bereich des Schneidkopfes wird durch den Schneidkopf nicht mehr abgetragener Boden, sondern Pfahlmaterial zu der Verdichterwalze gefördert. Die Verdichterwalze verpreßt nunmehr das Pfahlmaterial seitlich in die Bohrlochwandung, so daß in diesem Bereich eine Quer­ schnittserweiterung des Pfahles erreicht wird. Abhängig von der Position der Bohrvorrichtung in dem Bohrloch kann somit eine Kopfaufweitung oder eine Querschnittsvergrößerung im Schaft- oder Fußbereich hergestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist es vorgesehen, daß die Bohrvorrichtung Hubbewegungen aus­ führt. Abhängig von der gewünschten Größe der Querschnitts­ erweiterung muß eine entsprechende Menge von Pfahlmaterial in den Bereich seitlich neben der Verdrängerwalze gefördert werden. Durch die Ausführung reversierender Hubbewegungen in dem Bereich der vorgesehenen örtlichen Querschnittserweite­ rung wird einerseits eine gute Zuführung des Pfahlmaterials durch den Schneidkopf und andererseits eine gleichmäßige Verteilung des Pfahlmateriales über die vorgesehene Höhe der Pfahlerweiterung erreicht.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand von Ausführungsbei­ spielen weiter erläutert, welche schematisch in den beige­ fügten Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Ansicht von unten einer er­ findungsgemäßen Bohrvorrichtung und

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Bohrvorrichtung und ein Bohrloch, in welchem ein Pfahl gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren her­ gestellt wird.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 30 beim Abteufen eines Bohrloches 21 dargestellt. Die Bohrvor­ richtung 30 umfaßt ein angetriebenes Bohrgestänge 1. An seinem unteren Ende weist das Bohrgestänge 1 einen abge­ winkelten Abschnitt 2 auf, an dem ein plattenförmiger Schneidkopf 3 angebracht ist. Der scheibenförmige Schneid­ kopf 3 weist zumindest in einem Abschnitt radial angeord­ nete Schneidzähne 5 zum Abtragen von Erdreich an der Sohle des Bohrloches 21 auf.

Der Schneidkopf 3 ist in Fig. 3 in einer Ansicht von unten dargestellt. Der Schneidkopf 3 ist scheibenförmig ausge­ bildet und weist eine Durchgangsöffnung 4 für das hohle Bohrgestänge 1 auf. Im Bereich der Schneidzähne 5 ist eine segmentartige Ausschnittsöffnung 16 in dem plattenförmigen Schneidkopf 3 vorgesehen, durch welche das gelöste Bodenma­ terial durch den Schneidkopf 3 hindurch nach oben gefördert wird.

Aus den Fig. 1 und 2 geht hervor, daß oberhalb des Schneidkopfes 3 ein walzenförmiger Verdichterkörper 6 ange­ ordnet ist. Der Verdichterkörper 6 ist nach zwei Seiten konisch ausgebildet und weist eine erste sich nach unten verjüngende Konushälfte 7 mit einer Mantelfläche 8 und eine zweite sich nach oben verjüngende Konushälfte 9 mit einer Mantelfläche 10 auf.

Der Verdichterkörper 6 ist über Lager 11 drehbar an dem ge­ winkelten Abschnitt 2 des Bohrgestänges 1 gelagert. Die La­ ger 11 sind mit als Dichtpackungen ausgebildeten Dichtungen 12 staub- und flüssigkeitsdicht abgedichtet.

Der gewinkelte Abschnitt 2 des Bohrgestänges 1 bildet somit eine Drehachse 23 für den Verdichterkörper 6. Zwischen der Drehachse 23 des Verdichterkörpers 6 und der Bohrungslängs­ achse 24 besteht ein Neigungswinkel 15. Die erste und zwei­ te Konushälfte 7, 9 des Verdichterkörpers 6 sind abhängig von dem Neigungswinkel 15 so ausgebildet, daß ein Bereich der jeweiligen Mantelflächen 8, 10 parallel zur Bohrungs­ längsachse 24 ausgerichtet und an einer Wandung 13 des Bohrloches 21 anliegt. Der Verdichterkörper 6 ist bei dieser Ausführungsform derart ausgebildet, daß die mit der Bohr­ lochwandung 13 in Kontakt stehenden Bereiche der Mantel­ flächen 8 und 10 sich jeweils radial gegenüberliegen. Hier­ durch wird eine besonders gute Verdichtungswirkung und zu­ gleich eine Entlastung der Lager 11 erreicht.

Die Bohrung erfolgt in der Weise, daß das Bohrgestänge 1 um seine Achse, welche der Bohrungslängsachse 24 entspricht, gedreht wird. Dabei wird das von den Schneidzähnen 5 gelöste Erdreich von der Sohle durch die segmentartige Aus­ schnittsöffnung 16 in einen Freiraum 17 befördert, welcher zwischen dem Verdichterkörper 6 und der Bohrlochwandung 13 besteht. Hier wird das gelöste Material durch eine Art taumelnde Bewegung des doppelt konischen Verdichterkörpers 6 gegen die Bohrlochwandung 13 gedrückt. Auf diese Weise entsteht ein verdichteter Bodenbereich 14 rings um die Boh­ rung 21. Eine gute Verdichtung sowie ein großer Bohrfort­ schritt stellt sich bei einem Neigungswinkel 15 zwischen 2° und 30° und insbesondere zwischen 3° und 10° ein.

Die Anordnung der Mantelflächen 8 und 10 des doppelt ko­ nischen Verdichterkörpers 6 ist grundsätzlich so gewählt, daß diese zumindest in einem Bereich parallel zur Bohrloch­ wandung 13 stehen. Für die Neigung der rückwärts weisenden zweiten Konushälfte 9 ist die Neigung der Mantelfläche 10 zur Oberseite hin so gewählt, daß die Mantelfläche 10 leicht nach innen zur Bohrungslängsachse 24 geneigt ist. Dies erleichtert ein Ausbringen der Bohrvorrichtung 30 nach Abschluß des Bohrvorganges.

Verfahrensbedingt dreht sich bei der Rotationsbewegung des hohlen Bohrgestänges 1 der doppelt konische Verdichterkör­ per relativ zum gewinkelten Abschnitt 2 und dabei wird das Bohrklein hydraulisch über den Verdichterkörper 6 in die Bohrlochwandung 13 gepreßt.

Der Bohrvorgang läuft im wesentlichen erschütterungsfrei ab. Zudem wird durch das Verpressen des abgetragenen Bodens in die Bohrlochwandung 13 im wesentlichen kein Bodenmateri­ al nach oben gefördert. Um die Bohrung 21 herum entsteht ein Umfangsbereich 14 mit einer starken Bodenverdichtung. Versuche haben gezeigt, daß die Verdichterkräfte, welche mit dem Verdichtungskörper 6 in horizontaler Richtung zur Bohrlochwandung 13 ausgeübt werden können, so groß sind, daß sogar Schotter zerplatzt. Die Verdichtung in dem Um­ fangsbereich 14 ist so groß, daß hierdurch eine ausrei­ chende Festigkeit der Bohrlochwandung 13 erreicht wird. Es ist dann auf eine Abstützung der Bohrlochwandung 13 ver­ zichtet werden.

Die Bewegung des Verdichterkörpers 6 relativ zum Bohrge­ stänge 1 ist von den Bodeneigenschaften, dem Anpreßdruck und der Rotationsgeschwindigkeit des Bohrgestänges abhän­ gig. Die Bodenfestigkeit steigt in der Regel mit zunehmen­ der Bohrlochtiefe. So kann im oberen Bohrlochbereich der Verdichterkörper 6 das Bohrklein noch relativ leicht in die Bohrwandung 13 verpressen, wobei der Verdichterkörper 6 um seine Drehachse 23 rotiert. Mit zunehmender Bohrlochtiefe und höherer Bodenfestigkeit kann diese Drehbewegung abneh­ men. In unteren Bohrlochbereichen kann der Verdichterkör­ per 6 bezüglich des Bohrgestänges 1 stillstehen.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Bohrvorrichtung 30 dargestellt, bei der eine zusätz­ liche Abstützung der Bohrlochwandung 13 eingebracht werden kann.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Verrohrungseinrichtung 19 hinter dem Bohrkopf in die Tiefe gebracht. Der Durchmes­ ser dieser Verrohrungseinrichtung 19 entspricht im wesent­ lichen dem maximal bestrichenen Durchmesser des Verdich­ terkörpers 6. Die Verrohrungseinrichtung 19 kann unabhängig vom Vorschub des Bohrgestänges 1 in die Bohrung 21 nachge­ schoben werden. Alternativ kann die Verrohrungseinrichtung 19 über Verbindungsmittel 20 mit dem Bohrgestänge 1 verbun­ den werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Verbin­ dungsmittel 20 wie Abstandshalter angeordnet sind und die Verrohrungseinrichtung 19 über Mitnehmer 24, mit in die Tiefe gezogen wird. Die Mitnehmer 24 sind am Außenumfang des Bohrgestänges 1 starr angebracht und übertragen die Vorschubkraft formschlüssig auf die Verbindungsmittel. Die Verrohrungseinrichtung 19 kann dabei mit dem Bohrgestänge 1 drehfest oder drehbar verbunden sein. Bei einer drehbaren Lagerung der Verrohrungseinrichtung 19 an dem Bohrgestänge 1 tritt zwischen der rohrförmigen Abstützung und der Bohr­ lochwandung 13 keine oder nur eine geringe Reibung auf.

In Fig. 4 ist eine Anwendungsmöglichkeit der erfindungs­ gemäßen Bohrungsvorrichtung 30 bei einer erfindungsgemäßen Pfahlherstellung gezeigt. Nach dem Abteufen des Bohrloches 21 verbleibt die Bohrvorrichtung 30 an einer vorgesehenen Stelle in dem Bohrloch 21. Durch das hohle Bohrgestänge 1 wird über die Öffnung 4 in dem Schneidkopf 3 Pfahlmaterial 31, beispielsweise Beton oder Schotter, in das Bohrloch 21 eingebracht. Durch die Drehbewegung der Bohrvorrichtung 30 wird über den Schneidkopf 3 das Pfahlmaterial 31 in den Freiraum 17 gefördert.

Der Freiraum 17 ist im wesentlichen nach unten durch den plattenförmigen Schneidkopf 3 und nach oben durch den obe­ ren Teil des Verdichterkörpers 6 von dem restlichen Teil des Bohrlochs 21 abgeschlossen. Durch die Rotation des Bohrgestänges 1 und des Verdichterkörpers 6 wird das Pfahl­ material 31, wie zuvor der abgetragene Boden, in die Bohr­ lochwandung 13 gepreßt. Hierdurch entsteht eine Quer­ schnittserweiterung 32 in dem auszubildenden Pfahl.

Die Ausmaße der Pfahlquerschnittserweiterung 32 lassen sich durch die Dauer des Verpreßvorganges von Pfahlmaterial 31 in die Bohrlochwandung 13 und durch Höhenverschiebungen der Bohrvorrichtung 30 einstellen. Nach Abschluß der Quer­ schnittserweiterung 32 wird die Bohrvorrichtung 30 aus dem Bohrloch 21 gezogen und diese mit Pfahlmaterial 31 gänzlich aufgefüllt. Dieses Verfahren eignet sich besonders zur Her­ stellung von Ortbetonsäulen in verdrängbaren Böden ohne Ausübung von Vibrationen, zum Einbau von Schottersäulen und Sanddrains sowie zur Herstellung von Ankerbohrungen und Verpreßpfählen.

Claims (17)

1. Bohrvorrichtung, insbesondere zum Herstellen von Bohr­ löchern im Boden, mit

• - einem Bohrgestänge,
• - einem daran angebrachten Schneidkopf zum Erstellen des Bohrloches durch Abtragen von Boden und
• - einem hinter dem Schneidkopf angeordneten Ver­ dichterkörper zum Verdichten und Verdrängen des ab­ getragenen Bodens in die Bohrlochwandung,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdichterkörper (6) rotationssymmetrisch als Verdrängerwalze ausgebildet und an einem abgewinkelten Abschnitt (2) des Bohrgestänges (1) angeordnet ist, wobei der Ver­ dichterkörper (6) mit mindestens einem Umfangsbereich an der Bohrlochwandung (13) anliegt, während ein ra­ dial gegenüberliegender Umfangsbereich unter Bildung eines Freiraums (17) zwischen dem Verdichterkörper (6) und der Bohrlochwandung (13) von dieser beabstandet ist, und
daß der Schneidkopf (3) als eine Schneidplatte mit Schneidzähnen (5) und einer Öffnung (16) zum Abführen des abgetragenen Bodens in den Freiraum (17) zwischen dem Verdichterkörper (6) und der Bohrlochwandung (13) ausgebildet ist.

2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (15) des abgewinkelten Ab­ schnitts (2) zur Bohrungslängsachse (24) in einem Be­ reich von 2° bis 30° liegt.

3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (15) in einem Bereich von 3° bis 10° liegt.

4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkörper (6) drehbar gelagert ist.

5. Bohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkörper (6) als polygonaler Körper ausgebildet ist.

6. Bohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkörper (6) konisch ausgebildet ist, wobei der Konuswinkel von dem Neigungswinkel (15) der Drehachse (23) zur Bohrungslängsachse (24) abhängt.

7. Bohrvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Verdichterkörper (6) von seinem Bereich des größten Durchmessers in Richtung auf den Schneid­ kopf (3) hin verjüngt.

8. Bohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterkörper (6) doppelkonusförmig aus­ gebildet ist.

9. Bohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidplatte (3) zusammen mit dem Verdichter­ körper (6) geneigt angeordnet ist.

10. Bohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge (1) als Hohlgestänge ausgebildet ist, dessen Hohlraum in eine Durchgangsöffnung (4) in der Schneidplatte (3) mündet.

11. Bohrvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Bohrgestänge (1) eine Verrohrungseinrichtung (19) zum Abstützen der Bohrlochwandung (13) vorgesehen ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Pfahles in einem Bohr­ loch mittels einer Bohrvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 11 mit den Verfahrensschritten:

• - Abtragen von Boden mittels des angetriebenen Schneidkopfes (3),
• - Abführen des abgetragenen Bodens hinter den Schneid­ kopf (3),
• - Einwalzen des abgetragenen Bodens in die Bohrloch­ wandung (13) mittels des Verdichterkörpers (6) un­ mittelbar hinter dem Schneidkopf (3) und
• - Einleiten eines Pfahlmaterials (31) in das Bohrloch (21).

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Pfahlmaterial (31) durch ein Bohrgestänge (1) und den Schneidkopf (3) hindurch in das Bohrloch (21) geleitet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Pfahlmaterial (31) ein erhärtender Baustoff, Schotter oder Sand verwendet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung (30) mit dem Verdichterkörper (6) nach dem zumindest teilweisen Einleiten des Pfahl­ materials (31) zur Erstellung einer örtlichen Pfahl­ durchmessererweiterung (32) Pfahlmaterial (31) in die Bohrlochwandung (13) einwalzt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung (30) in dem Bohrloch (21) Hubbewegungen ausführt.