DE4036721A1 - Verfahren zum einfuehren von stangen oder rohren in boeden oder waende von hoehlen u. dgl. sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver­ fahren zum Einführen von Stangen oder Rohren in Böden oder Wände von Höhlen u. dgl. sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt, daß Vorrichtungen zur Verfestigung von Felsen oder Böden verschiedenster Art vier Arbeitsvorgänge einschließen. Dabei handelt es sich um folgende Arbeitsvorgänge:

1. Phase

Das Bohrgestänge wird in Drehbewegungen und/oder Rüttelbewegungen versetzt. Ggf. wird eine Auskleidung oder Ausschalung vorgenommen.

Die am meisten verwendete Methode sieht eine Dreh- und Rüttel­ bewegung vor, bei welcher also das den Bohrvorgang durchführen­ de Gerät einer gleichzeitigen Drehbewegung und Rüttelbewegung unterworfen wird.

Diese impulsartigen Rüttelbewegungen werden in das entsprechende Gerät über folgende Vorrichtungen eingeleitet:

• a) Mit Hilfe eines druckluft oder hydraulisch betätigten Hammers, der auf die Bohrvorrichtung zur Einwirkung gelangt.
• b) Diese Bohrvorrichtung besteht aus einer Reihe von Hohlgestängen, welche ein Ausspülen des ab­ gebauten Gesteins oder Bodens erlauben. Als Spül­ mittel wird in erster Linie Wasser, ggf. unter Zusatz von schaumbildenden Materialien, Bentoniten, Polymeren u. dgl. verwendet.
• c) Es wird ein in die Bohrung einzuführender Hammer eingesetzt, welcher mit Druckluft oder Druckwasser arbeitet und dem Bohrkopf die erforderliche Energie für den Rüttelvorgang liefert. Hingegen wird die Drehbewegung von einer batterieangetriebenen, außen­ liegenden Bohrstange erzeugt.
  Im Falle von sehr lockeren Böden, bei welchen die vorgetriebene Bohrung instabil ist, besteht die Notwendigkeit, gleichzeitig neben den Bohr­ stangen eine Reihe von Armierungsrohren zu ver­ wenden mit dem Ziel, den Boden oder das Gestein abzustützen, um das Einstürzen und den damit ver­ bundenen Verschluß der Bohrung zu verhindern.
  Die zur Auskleidung erforderliche Vorrichtung wird nach dem gesamten Arbeitsvorgang gewöhn­ lich wieder ausgebaut und steht dann zur Wie­ derverwendung bereit.

2. Phase

Wiederverwendung des Bohrgestänges und des Bohrwerk­ zeuges, nachdem die Bohrung beendet oder aber nachdem die erforderliche Bohrtiefe erreicht worden ist.

3. Phase

Einsetzen eines "Nietes", welches entweder aus Rund­ stahl oder einem Metallrohr bestehen kann. Man kann für diesen Zweck aber auch einen geeigneten Kunststoff oder Glasfasern einsetzen. Falls ein Rohrsystem zum Auskleiden verwendet wird, dann wird es nach dem Arbeits­ vorgang wieder verwendet.

4. Phase

In den Ringraum zwischen dem gebohrten Loch und der Bohrstange wird ein geeignetes Gemisch eines Zementierungs­ mittels eingeleitet, welches eine Befestigung zwischen dem zu verfestigenden Boden u. dgl. und der Bohrvorrich­ tung sicherstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben der fraglichen Art aufzuzeigen, mittels welcher es möglich ist, Stangen oder Rohre einer Armierung in den Boden u. dgl. oder in die Wände von Höhlen jeder beliebigen Natur und Zusammensetzung in einem einzi­ gen Arbeitsgang der Perforierung und der Wiederverwendung des Mitnehmerrohres einzusetzen.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren dadurch gelöst, daß in einem ersten Arbeitsvorgang eine Bohrstange oder ein Bohrrohr mit einem Bohrkopf und ein Mitnehmerrohr in den Boden u. dgl. eingeführt werden, wobei diese Dreh- und/oder Rüttelbewegungen vollführen und in den Ringraum zwischen der Bohrstange oder dem Bohrrohr gleichzeitig ein Spülmittel eingeleitet wird, welches zusammen mit dem abge­ bauten Material des Bodens u. dgl. in den Ringraum eintritt, daß dieser Betriebsvorgang mit dem Erreichen der vorgewählten Tiefe abgeschlossen wird, daß in einem zweiten Arbeitsvorgang am Ein­ gang einer drehbaren Dichtung das Spülmittel ersetzt wird durch Verfestigungs- und Zementiermittel, daß anschließend daran die Entnahme des Mitnehmerrohres eingeleitet wird, während die Bohr­ stange oder das Bohrrohr sowie der Bohrkopf an Ort und Stelle verbleiben und daß in dieser Stellung die Bohrstange oder das Bohrrohr mit außen liegenden Mitteln, z. B. Platten oder Trägern aus Metall und/oder armiertem Zement bzw. Beton verbunden wird.

Die zur Durchführung dieses Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß sie ein Rohr zylin­ derförmigen Querschnittes aufweist, welches die Bohrstange oder das Bohrrohr aufnimmt, die mit einem in den Boden u. dgl. ein­ zuführenden Bohrkopf ausgerüstet ist und daß am vorderen Teil des Mitnehmerrohres eine Bohrung zur Einführung einer zemen­ tierten Druckflüssigkeit oder eines Gemisches in den Ringraum vorgesehen ist, welches am Ende der Entnahme des Mitnehmerrohres derart verfestigt, daß auf diese Weise eine stabile Befestigung der Bohrstange in dem Boden oder Felsgestein sichergestellt ist, in welches sie eingeführt ist.

Die Erfindung besteht somit in der Verwendung einer Stange oder eines Rohres, mit welchem eine Bohrspitze bzw. ein Bohrkopf verbunden ist.

Diese Stange bzw. Rohr wird in das Innere eines Elementes zur Übertragung der Dreh- und Rüttelbewegung ein­ gesetzt, wobei dieses Rohr als Mitnehmerrohr zu bezeichnen ist und die Aufgabe hat, auf den Bohrkopf bzw. die Bohr­ spitze und damit auf die Bohrstange selbst eine Drehbewegung und ggf. Rüttelbewegung zu übertragen.

Die Stange oder das Rohr zusammen mit der damit verbundenen Bohrspitze liegen vor dem Einleiten des Bohr­ vorganges in dem Mitnehmerrohr.

Der Bohrvorgang wird somit eingeleitet und so lange durchgeführt, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist, wobei in den Ringraum zwischen der Innenleibung des Mitnehmerrohres einerseits und der Stange bzw. dem Rohr andererseits ggf. ge­ eignete Fluide, z. B. Wasser oder Luft, ggf. unter Zusatz von Zusatzmitteln in Form von geeigneten Substanzen eingeführt wer­ den mit dem Ziel der Verbesserung der Eigenschaften dieser Stoffe.

Als Zusatzmittel kann man zweckmäßig schaumbilden­ de Mittel, Bentonite, Kolloide u. dgl. verwenden.

Diese Fluide haben die Aufgabe, die Entfernung des vom Bohrkopf erzeugten Materials zu erleichtern, so daß dieses Material in den Ringraum zwischen dem Mitnehmerrohr und dem Bohrloch nach oben steigen kann.

Wenn die gewünschte Tiefe einmal erreicht wurde, wird beim Eintritt der drehbaren Dichtung das Spülmittel er­ setzt durch verfestigende Fluidmischungen, wobei der Entnahme­ vorgang des Mitnehmerrohres eingeleitet wird, während das Rohr oder die Stange an Ort und Stelle verbleibt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht. In dieser zeigen in rein schematischer Weise:

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung in der ersten Betriebsstellung,

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung in der zweiten Betriebsstellung, bei welcher das Mitnehmerrohr herausgezogen wird und die Zementierung beginnt,

Fig. 3 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung in der dritten Betriebsstellung.

Wie aus Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich, wird die Boden- oder Felsbohrung mit Hilfe eines Mitnehmerrohres 1 be­ wirkt, in welchem das Bohrgestänge 2 mit dem Bohrkopf 3 ange­ ordnet ist. Mit Hilfe dieses Bohrkopfes 3 wird der Vortrieb bis zu der gewünschten Tiefe durchgeführt.

Gleichzeitig wird zu Beginn des Bohrvorganges in den Ringraum zwischen der Innenleibung des Mitnehmerrohres 1 und der Bohrstange 2 zur Verbesserung des Betriebes ein ge­ eignetes Mittel eingeführt, z. B. Wasser oder Luft, ggf. auch Zusätze oder Mischungen von geeigneten Substanzen, z. B. schaum­ erzeugende Mittel, Bentonite, Kolloide u. dgl.

Diese Bohrungsfluide haben die Aufgabe, das vom Bohr­ kopf 3 erzeugte Material leicht zu evakuieren, so daß es in dem Ringraum zwischen dem Mitnehmerrohr 1 und dem Bohrloch nach oben bewegt werden kann.

Wenn die gewünschte Tiefe erreicht ist, werden beim Eintritt des drehbaren Ventiles die eingeführten Spülmittel er­ setzt durch Mischungen aus verfestigenden Mitteln. Gleichzeitig wird mit dem Herausbewegen des Mitnehmerrohres 1 aus dem Boden u. dgl. begonnen, wobei die Bohrstange 2 im Betrieb bleibt.

Diese Situation ist in Fig. 2 der Zeichnung fest­ gehalten, wobei der Bohrkopf 3 der Bohrstange 2 sich gegen den Boden des Bohrloches anlegt, während das Mitnehmerrohr 1 aus der Bohrvorrichtung herausgezogen wird.

Nachdem das Mitnehmerrohr 1 unter gleichzeitiger Einführung von Bindemittel-Mischungen herausgezogen wurde, kann man an dem Ende der Bohrstange 2 ggf. Verteilerplatten 6 (Fig. 3) anbringen, welche z. B. aus armiertem Zement u. dgl. besteht.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Durchführung desselben sind offensichtlich. Dadurch ist es möglich, die Bohrstangen 2 in Böden verschiedenster Art und Zusammensetzung einzuführen, wobei in den Böden u. dgl. Bindemittel und Mittel zum Schutz dieses Teiles der Vorrichtung eingeleitet werden, wodurch arbeits- und zeitaufwendige Betriebs­ vorgänge zwangsläufig vermieden werden.

In der Praxis kann in einem einzigen Arbeitsgang der Bohrvorgang bis zu der gewünschten Tiefe durchgeführt werden, indem die Bohrstange 2 in Betrieb gesetzt wird, während in der Phase der Entnahme des Mitnehmerrohres 1 die entsprechenden Bin­ demittel eingeleitet werden.

Am Ende der Einleitung der Bindemittel und nach dem Herausziehen des Mitnehmerrohres 1 aus dem Bohrloch kann der Arbeitszyklus als abgeschlossen angesehen werden. Hierdurch kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem jeden, nach Art und Zusammensetzung beliebigen Boden gearbeitet werden.

Es ist klar, daß die Erfindung auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform keineswegs beschränkt ist. Vielmehr sind noch weitere Verwirklichungsformen möglich und denkbar, ohne daß hierdurch der Rahmen der Grundkonzeption ge­ sprengt wird.

Claims (2)

1. Verfahren zum Einführen von Stangen oder Rohren in Böden oder Wände von Höhlen u. dgl., dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem ersten Arbeitsvorgang eine Bohrstange (2) oder ein Bohrrohr mit einem Bohrkopf (3) und ein Mitnehmerrohr (1) in den Boden u. dgl. eingeführt wer­ den, wobei diese Dreh- und/oder Rüttelbewegungen vollführen und in den Ringraum (4) zwischen der Bohrstange (2) oder dem Bohrrohr gleichzeitig ein Spülmittel eingeleitet wird, wel­ ches zusammen mit dem abgebauten Material des Bodens u. dgl. in den Ringraum (4) eintritt, daß dieser Betriebsvorgang mit dem Erreichen der vorgewählten Tiefe abgeschlossen wird, daß in einem zweiten Arbeitsvorgang am Eingang einer dreh­ baren Dichtung (5) das Spülmittel ersetzt wird durch Ver­ festigungs- und Zementiermittel, daß anschließend daran die Entnahme des Mitnehmerrohres (1) eingeleitet wird, während die Bohrstange (2) oder das Bohrrohr sowie der Bohrkopf (3) an Ort und Stelle verbleiben und daß in dieser Stellung die Bohrstange (2) oder das Bohrrohr mit außen liegenden Mitteln, z. B. Platten oder Trägern aus Metall und/oder armiertem Zement bzw. Beton verbunden wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rohr (1) zylinderförmigen Querschnittes aufweist, welches die Bohr­ stange (2) oder das Bohrrohr aufnimmt, die mit einem in den Boden u. dgl. einzuführenden Bohrkopf (3) ausgerüstet ist und daß am vorderen Teil des Mitnehmerrohres (1) eine Bohrung (5) zur Einführung einer zementierenden Druckflüssigkeit oder eines Gemisches in den Ringraum (4) vorgesehen ist, welcher am Ende der Entnahme des Mitnehmerrohres (1) der­ art verfestigt, daß auf diese Weise eine stabile Befestigung der Bohrstange (2) in dem Boden oder Felsgestein sicherge­ stellt ist, in welches sie eingeführt ist.