DE2748268A1 - Einrichtung zur stabilisierung von erdreich - Google Patents
Einrichtung zur stabilisierung von erdreichInfo
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Description
8OOO MÜNCHEN 8O
S-931 o3 Skelleffceaa Schweden
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich, umfassend eine mobile Einheit mit einem Zug-
und Arbeitefahrzeug, eine Erdbohrvorrichtung zum Einschiessen und Mischen eines Bodenstabilisierungsmittels in das
Erdreich während des Bohrvorganges, einen Vorratsbehälter für das Bodenstabilisierungsmittel und eine Fördereinrichtung zum Portionieren und Einführen des Bodenstabilisierungsmittels in eine Zuführleitung, welche den Vorratsbehälter mit der Erdbohrvorrichtung verbindet.
In der britischen Patentschrift 1 234 6o4 ist ein Verfahren zur Stabilisierung insbesondere kohärenter Böden mit
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einem Bindemittel, insbesondere Kalkprodukten, beschrieben.
Bei diesem Verfahren wird ein als Bohrkopf mit einer Einschießdüse für das Bindemittel ausgebildetes Werkzeug in
das Erdreich auf eine vorgegebene Tiefe eingetrieben, danach herausgezogen und gleichzeitig das Bindemittel unter
Druck durch die Düsenöffnungen abgegeben. Dabei wird das Erdreich im engeren Bereich durch den Bohrkopf umgerührt,
so daß das Bindemittel mit dem Erdreich vermischt wird. Das Werkzeug ist ein Erdbohrer, der nach dem Drehprinzip
arbeitet und ein Bohrgestänge mit einem am Ende des Bohrgestänges angeordneten Bohrkopf umfaßt. Die
Düsenöffnungen stehen mit einer sich durch das Bohrgestänge erstreckenden Zuführleitung für das Bindemittel
in Verbindung. Das Bindemittel wird mittels Druckluft aus einem Magazin oder Vorratsbehälter durch eine Leitung
zu dem Bohrgestänge gefördert.
In der US-PS 3 2oo 599 ist eine Vorrichtung beschrieben,
welche eine Steuerung und Überwachung des Pumpvorganges zur Förderung eines Vergußmittels zu vorgebohrten Löchern
im Erdboden ermöglicht. Das Vergußmaterial wird nach und nach in dem Maße eingepumpt, wie der Bohrer zurückgezogen
wird. Dabei ist es wichtig, daß ein bestimmter Pumpdruck in jedem Augenblick des EinfUlivorganges eingehalten wird,
um das beste Ergebnis zu erhalten. Zu diesem Zweck wird eine Druckmeßeinrichtung verwendet, welche die aufwärts
gerichtete Bewegung des Bohrers und die Pumpgeschwindigkeit beim Einfüllen des Vergußmaterials überwacht. Die
Menge des Vergußmaterials, das in das Bohrloch eingepumpt wird, kann nur aus der Anzahl der Umläufe oder Umdrehungen
der Vergußmaterialpumpe während des Zurückziehena de*
Bohrers sowie aus dem einer Umdrehung entsprechenden Pumpvolumen ermittelt werden. Dagegen wird weder eine
Aufzeichnung der Verteilung des Vergußmateriale in verti-
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kaier Richtung durchgeführt noch ist diese mit der vorstehend beschriebenen Art der Messung der durch Pumpen
geförderten Menge Überhaupt möglich.
Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art hat es sich jedoch als wesentlich herausgestellt, daß eine
Möglichkeit zur Steuerung und überwachung der Verteilung der zugeführten und in das Erdreich eingerührten KaIkmenge in vertikaler Richtung und über einen großen Landbereich hin besteht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art eine Möglichkeit
zur Überwachung der Menge und Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bindemittels sowohl in vertikaler
als auch horizontaler Richtung über einen großen Land
bereich hin zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem Zug- und Arbeitsfahrzeug eine Vorrichtung
zum Aufzeichnen der Menge und der Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bindemittels anzuordnen, die
folgende Merkmale umfaßtι
a) eine Meßeinrichtung, die beim Durchgang von nahe oder an dem Umfang eines Rotationselementes angeordneten
Markierungen durch eine bestimmte Stellung jeweils ein erstes Signal erzeugt, wobei die Drehgeschwindigkeit
des als teil eines Antriebs der Brdbohrvorrichtung ausge
bildeten Rotationselementes von der Vorschubbewegung der Erdbohrvorrichtung abhängt,
b) eine Xn der mobilen Einheit angeordnete Wiegeeinrichtung sun Wiegen de· Vorratsbehälterinhaltes, auf welcher
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der Vorratsbehälter zwischen Führungseinrichtungen vertikal bewegbar ruht und die für Änderungen des
Vorratsbehälterinhaltes kennzeichnende zweite Signale erzeugt und
c] eine Aufzeichnungsvorrichtung mit zwei Eingängen für die ersten bzw. zweiten Signale zur Erzeugung einer
graphischen Darstellung, welche die nach und nach abgegebene Menge an Bodenstabilisierungsmittel pro
gebohrte Längeneinheit unter der Erdoberfläche für
aufeinanderfolgende Bohrungen zeigt, so daß man
ein Bild der Verteilung des Bodenstabilieierungsmittels in vertikaler Richtung über eine große Bodenfläche hin erhält.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung erhält man eine preiswert herzustellende, einfach und zuverlässig arbeitende
Vorrichtung, die eine kontinuierliche Aufzeichnung der Menge und Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen
Bindemittels sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung über einen großen Landbereich hin ermöglicht.
Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines AusfUhrungsbeispieles. Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der mobilen Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich,
Fig. 2 ein Detail der Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich in Richtung de· Pfeil·· IZ-ZI in
Fig. 1 betrachtet,
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Flg. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III-III
in Fig. 2,
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in der Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich gemäß Fig. 1, und
Fig. 5 ein Beispiel für eine Aufzeichnung, die mit
Hilfe des in Fig. 4 dargestellten Systems erhalten wurde.
Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich umfaßt einen Gittermast 2, der bei 4 mittels
eines hydraulisch angetriebenen Schwenkhebelsystems 6 an einem Zugfahrzeug 8 gehalten 1st. Mit Hilfe des Schwenkhebelsystems 6 kann der Gittermast 2 rückwärts aus der in
Fig. 1 dargestellten Arbeitsstellung in eine Traneportstellung geschwenkt werden, in der er über dem Zugfahr
zeug 8 an einer Stütze 1o anliegt.
Der Gittermast 2 bildet eine Führung für einen Erdbohrer,
der mittels einer endlosen Kette angetrieben wird. Der Erdbohrer umfaßt ein Bohrgestänge 14, das an seinem
unteren Ende einen Bohrkopf 12 trägt und einen axialen
Kanal zur Zufuhr von staubförmigem Bindemittel, beispielsweise Kalk, sum Bohrkopf 12 aufweist, wo Austrittsöffnungen für das Bindemittel vorgesehen sind. Der axiale Kanal
in dem Bohrgestänge 14 ist Über eine Zuführleitung mit
einem Vorratsbehälter 18 für das Bindemittel verbunden.
Der Vorratsbehälter 18 ist auf einen alt dem Zugfahrzeug 8 verbundenen Anhänger angeordnet. An Boden des Vorrats-
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behälters 18 ist eine Fördereinrichtung 2o zur Zufuhr des Bindemittels zu der Zuführleitung angeordnet.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung zur Stabilisierung von Erdreich entspricht in ihrer Art im wesentlichen jener,
die in der schwedischen Patentschrift 74o7318-0 (entsprechend der DT-OS 24 24 621.3) beschrieben ist. Hinsichtlich
der Einzelheiten der Zuführvorrichtung 2o und anderer in der vorliegenden Beschreibung erwähnter aber
in den Figuren nicht dargestellter Details wird auf die genannte Patentschrift verwiesen.
Zur vertikalen Bewegung des Bohrgestänges 14 sind ein Kettenantrieb 22 und eine zugehörige Antriebsvorrichtung
23 vorgesehen. Nahe dem Umfang eines Kettenrades 21 des Kettenantriebs 22 sind an dem Kettenrad 21 mit
regelmäßigen Abständen voneinander mehrere Metallkörper 24 angebracht. Ein auf Induktionsbasis arbeitender
Sensor 26 mißt die aufeinanderfolgenden Durchgänge der Metallkörper 24 und erzeugt bei jedem derartigen Durchgang
einen Impuls. Der Ausgang des Sensors oder Impulsgenerators ist über einen Druckschalter 28 mit einem
Schrittmotor zum Vorschub der Papierbahn eines Schreibers 3o verbunden, der sich in der Fahrerkabine des Zugfahrzeugs
8 befindet. Der Druckschalter 28 ist durch die Bewegung des Bohrgestänges 14 mechanisch betätigbar, so
daß die Verbindung zwischen dem Impulsgenerator 26 und dem Schreiber 3o unterbrochen wird, wenn sich das Bohrgestänge
14 nach unten bewegt. Dagegen wird der Druckschalter 28 geschlossen, wenn das Bohrgestänge 14 nach
oben gezogen wird. Dadurch werden von dem Schreiber 3o nur dann Impulse empfangen, wenn sich das Bohrgestänge
14 nach oben bewegt und Kalk zugeführt wird.
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Der Vorratsbehälter 18 und die Zuführeinrichtung 2o ruhen auf einer Kraftmeßdose 32 auf dem Anhänger 16. Die Kraftmeßdose 32 ist mit einem Brückenverstärker 34 verbunden,
der seinerseits mit einem Schaltkreis 36 χum Auswiegen
und Eichen verbunden ist, mit Hilfe dessen das Eigengewicht des Vorratsbehälters 18 für den Kalk und der
Zuführeinrichtung 2o ausgeglichen werden kann. Der Ausgang des Brückenverstärkers 34 ist mit einem Anzeigeinstrument 38 verbunden, das das Gesamtgewicht des KaIk-
Vorrats anzeigt. Ein dem Gewicht des Kalkvorrates proportionales Signal wird auf einen Eingang des Schreibers
3o gegeben. Auf der einen Achse des Schreibers 3o werden die Änderungen des Kalkvorrates und auf der anderen Achse
der vom Bohrgestänge zurückgelegte Weg aufgezeichnet.
erhaltenen Kurve ist ein Maß für die verbraucht· Kalkmnge.
Der Verbrauch wird in Kilogramm pro Meter angegeben.
Um die vorstehend beschriebene Gewichtsbestimnung zu ermöglichen, ist der Vorratsbehälter 18 mit der Zuftthrein-
richtung 2o vertikal beweglich geführt mit Hilfe von
Rollen 4o, die an der Oberfläche des Vorratsbehälter· 18
anliegen und in einem den Vorratsbehälter 18 umgebenden und auf dem Anhänger 16 montierten Gestell 42 drehbar
gelagert sind. Die Zuführeinrichtung 2o 1st zwischen
Wänden 43 geführt, die auf dem Chassis de« Anhänger· befestigt sind.
In Eig. 5 ist ein Beispiel für ein Schreiberdiagramm
dargestellt. Wie man erkennt,besteht die dargestellte
Kurve aus mehreren aufeinanderfolgenden Stufen, wobei der ansteigende Abschnitt 44 der Kurve der Aufwärtsbewegung de· Bohrgestänges 14 von der tiefsten Stelle
de· Bohrer· bis zu einer Position entspricht, in der
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der Nachschub an Bindemittel aufhört. In diesem Bereich wird die Kurve horizontal und zeigt an, daß die Aufwärtsbewegung des Bohrgestänges noch über eine kurze Distanz
bis zur oberen Endstellung des Bohrgestänges anhält. Auf diese Welse wird ein Diagramm erhalten, welches die
Menge des In das Erdreich eingeschossenen Bindemittels sowohl In vertikaler als auch In horizontaler Richtung
über einen großen Landbereich angibt.
In der obigen Beschreibung wurde angenommen, daß es sich bei dsm Sensor oder Impulsgenerator 26, der Kraftmeßdose
32 und dem Schreiber 3o um dem Fachmann wohlbekannte und handelsübliche Geräte handelt.
Zur kurzen Erläuterung sei jedoch gesagt, daß eine Kraftmeßdose dieser bekannten Art einen die Kraft aufnehmenden
Metallkörper umfaßt, an dem vier Dehnungsmesser befestigt sind. Die Dehnungsmesser sind In einer BrUckenschaltung
mit einer Ausgabeeinrichtung verbunden, die Im vorliegenden
Fall von dem Schreiber gebildet wird. Eine unter der Last
erfolgende Kompression des Metallkörpers verursacht eine
mikroskopisch kleine Deformation desselben, die von den
Dehnungsmessern registriert wird und sich In einer Änderung des elektrischen Widerstandes der Dehnungsmesser
äußert. Die Gesamtwiderstandsänderung variiert linear mit der Belastung und wird In ein Ausgangsslgnal umge
wandelt.
Der Induktive Sensor arbeitet mittels eines LC-Schwlngkrelses, der mit einem Transistor oder Thyristorkreis
verbunden 1st.
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Wenn sich ein metallisches Objekt dem Sensor nähert, wird der LC-Kreis so stark gedämpft, daß die Schwingungen der
Vorrichtung aufhören, über einen Flipflopverstärker wird
der Transistor- oder Thyristorschaltkreis am Ausgang des Sensors getriggert.
Eine Anzahl derartiger Kraftmeßdosen und Sensoren der beschriebenen Art sind im Handel leicht erhältlich.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß mit der Erfindung das Problem gelöst werden soll, wie eine
Verteilung des Bindemittels in vertikaler Richtung unter der Erdoberfläche aufgezeichnet werden kann. Dies ist
nur durch eine genaue Messung des fortlaufenden Verbrauchs an Bindemittel während der Bewegung des Bohrgestänges
möglich. Dieses Problem wurde erfindungsgemäß in über
raschender Heise dadurch gelöst, daß der Vorratsbehälter
für das Bindemittel von einer auf der mobilen Einheit angeordneten Wiegeeinrichtung getragen wird, mit Hilfe
derer Veränderungen des Gewichtes dee Behälterinhalts gemessen werden können. Ferner wird durch den Sensor
und seine Anordnung zur Messung der Bewegung des Bohrers eine sehr genaue Steuerung des Schreibers erreicht, so
daß auch kleine Änderungen der jeweiligen Lage des Bohrkopf es unter der Erdoberfläche festgestellt werden können.
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eerseite
Claims (3)
- PatentansprücheM ΛEinrichtung zur Stabilisierung von Erdreich, umfassend eine mobile Einheit mit einem Zug- und Arbeitefahrzeug, eine Erdbohrvorrichtung zum Einschießen und Mischen eines Bodenstabilisierungsmittels in das Erdreich während des Bohrvorganges, einen Vorratsbehälter für das Bodenstabilisierungsmittel und eine Fördereinrichtung zum Portionieren und Einführen des Bodenstabilisierungsmittels in eine Zuführleitung, welche den Vorratsbehälter mit der Erdbohrvorrichtung verbindet» dadurch gekennzeichnet , daß in dem Zug- und Arbeitefahrzeug (8) eine Vorrichtung (26, 3o, 32) zur Aufzeichnung der Menge und der Verteilung des in das Erdreich eingeschossenen Bodenstabilisierungsmittels vorgesehen ist, umfassend a) eine Meßeinrichtung (26), die beim Durchgang von - nah· oder an dem Umfang eines Hotationselementea (2t) angeordneten Markierungen (24) durch eine bestimmte Stellung jeweils ein erstes Signal erzeugt, wobei die Drehgeschwindigkeit des ala Teil eines Antriebe der Erdbohrvorrichtung ausgebildeten Rotationselementes (21) von der Vorschubbewegung der Erdbohrvorrichtung (12, 14) abhängt.809823/0563INSPECTEDb) eine in der mobilen Einheit (8, 16) angeordnete Wiegeeinrichtung (32) zum Wiegen des Vorratsbehälterinhaltes, auf welcher der Vorratsbehälter (18) zwischen Führungseinrichtungen (4o, 42) vertikal bewegbar ruht und die für Änderungen des Vorratsbehälter inhaltes kennzeichnende zweite Signale erzeugt undc) eine Aufzeichnungsvorrichtung (3o) mit zwei Eingängen für die ersten bzw. zweiten Signale zur Erzeugung einer graphischen Darstellung, welche die nach und nach abgegebene Menge an Bodenstabilisierungsmittel pro gebohrte Längeneinheit unter der Erdoberfläche für aufeinanderfolgende Bohrungen zeigt, so daß man ein Bild der Verteilung des Bodenstabilisierungsmittels in vertikaler Richtung über eine große Bodenfläche hin erhält
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorschubbewegung des Erdbohrers mittels eines eine endlose Kette umfassenden Kettenantriebs erreicht wird, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Meßeinrichtung von einem Sensor (26) gebildet ist, der die an einem der Kettenräder (21) des Kettenantriebs (22) gleichförmig verteilten Markierungen berührungslos registriert und bei jedem Durchgang einerder Markierungen einen Impuls abgibt, und daß diese Impulse den Vorschub der Aufzeichnungsvorrichtung steuern.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schalteinrichtung (28) zwischen die Aufzeichnungsvorrichtung (3o) und den Sensor (26) geschaltet ist, die so angeordnet ist, daß sie nur die während der Aufwärtsbewegung des Erd bohrers erzeugten Impulse durchläßt.809823/0563
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