DE4430874A1 - Verfahren zur Gewinnung von Proben für Bodenuntersuchungen und Kleinbohrsystem zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Proben für Bodenuntersuchungen, insbesondere Kleinbohrverfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und auf ein Kleinbohrsystem zu dessen Durchführung, gemäß Oberbegriff des Anspruches 7, wie sie z. B. zur Gewinnung von geologischen Bodenproben, bei Baugrunduntersuchungen usw., Verwendung finden.

Zur Erkundung von Böden werden sehr unterschiedliche Bohrverfahren angewendet. DIN 4021, Aufschuß durch Schürfe und Bohrung, faßt die Verfahren in den Tabellen 1-3 zusammen. Das erfindungsgemäße Verfahren fällt unter Kleinbohrverfahren DIN 4021, Tabelle 3, Zeile 2.

Kleinbohrverfahren arbeiten allgemein nach folgendem Prinzip: Rammkernsonden von 1 m Länge und 30 mm-80 mm Durchmesser werden in den Boden eingerammt. Nach jedem Meter werden die Sonden gezogen, entleert und wieder in das Bohrloch eingeführt, um einen weiteren Meter zu rammen. Der wesentliche Nachteil der Kleinbohrverfahren besteht neben der geringen Aufschlußtiefe hauptsächlich in der eingeschränkten Einsatzmöglichkeit. Böden, die durch diese Verfahren aufgeschlossen werden, müssen folgende Kriterien erfüllen: Bindigkeit, geringen Grobkornanteil, kein Grundwasser, geringe Lagerungsdichte. Das heißt, das Verfahren ist nur unter vorher sehr genau bekannten Bodenverhältnissen und dort nur in geringen Tiefen einsetzbar.

Bohrverfahren größeren Bohrlochdurchmessers (ab 80 mm Durchmesser) verrohren das Bohrloch, das heißt, es wird um das innere Gestänge ein Außenrohr konzentrisch eingetrieben, um zu verhindern, daß das Bohrloch in sich zusammenfällt, nur noch der Bodenprobenentnahme wieder an der Stelle weiter zu bohren, an der abgesetzt wurde. Für das Einbringen einer Verrohrung hat jedoch ein großer technischer Aufwand notwendig. Man benötigt dafür Bohrgeräte, mit großen Totlasten, deren Außenrohre, die meist stirnseitig eine Bohrkrone aufweisen, hydraulisch unter langsamem Drehen eingesetzt bzw. "eingeschraubt" werden.

Um Baugrundgutachten zu erstellen sind i.a. Aufschlußtiefen von bis zu 20 m erforderlich. Um Eigenschaften der Böden in Erfahrung zu bringen, werden sie u. a. durch Bohrungen erkundet. Im Münchner Raum geht man davon aus, daß es vor allem darauf ankommt, die Grenzlinie zwischen den quartären Kiesen (grobkörniger Kies) und tertiären Bodenschichten (Feinsanden, Tonen) hinreichend genau nachzuweisen und darüberhinaus die tertiären Böden genügend genau einzustufen. Aus dem Prospekt "Erkunden und Sondieren mit der Rammkernsonde RKS" der Firma Nordmeyer GmbH und Co. KG, 31206 Peine, ist ein Verfahren um ein "Kleinbohrgerätesystem" zur Gewinnung von Proben im weiten Bereich der Bodenuntersuchungen bekannt. Bei diesem wird mit im Durchmesser klein bemessenen Schlitzsonden (bis 32 mm) oder Rammkernsonden (bis Durchmesser 80 mm) und einem Antriebsaggregat (Brennkrafthammer oder Elektro-Schlaghammer) gearbeitet. Dabei wird z. B. am oberen Ende einer Rammkernsonde ein Einsteck-Schlagwerkzeug durch Schrauben befestigt. Das obere Ende des Einsteck-Schlagwerkzeugs wird seinerseits in einer entsprechenden Werkzeugaufnahme des Schlaghammers festgesetzt. Danach wird die Rammkernsonde auf eine Tiefe von ca. 1 m eingetrieben. Dann wird der Schlaghammer entfernt und die Sonde mit Hilfe einer mechanischen oder hydraulischen Zugeinrichtung aus dem Boden gezogen. Anschließend wird aus der Raumkernsonde die Probe entnommen, das Einsteck-Schlagwerkzeug abgeschraubt und zwischen dieses und die Rammkernsonde ein Rammgestänge aus Vollmaterial durch verschrauben eingesetzt. Dieses verlängerte Gestänge wird in das vorhandene Bohrloch eingesetzt, auf das Einstecken des Einsteck-Schlagwerkzeugs der Schlaghammer fest aufgesetzt, d. h. fixiert, wonach um einen weiteren Meter gerammt wird. Diese Arbeitsweise wiederholt sich entsprechend der gewünschten Bohrtiefe mehrere Male, wobei jedesmal zum Einfügen einer weiteren Rammstange das Einsteck-Schlagwerkzeug abgeschraubt werden muß. Zudem kann auch hier das Bohrloch in sich zusammenfallen bzw. Bohrmaterial einrieseln oder durch Grundwasser Material eingespült werden, so daß einerseits unpräzise Bodenproben gezogen werden, durch die die Resultate verfälscht werden können und andererseits die Bohrung abgebrochen werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gewinnung von Proben für Bodenuntersuchungen, insbesondere ein Kleinbohrverfahren sowie ein Kleinbohrsystem zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die ein schnelles und sicheres Arbeiten bei der Probenentnahme in allen Böden sowie die Bereitstellung optimaler Proben sicherstellen, insbesondere, um zum einen in bindigen Bodenarten Bodenproben der Güteklasse 2-5, Tabelle 4, DIN 4021 zu produzieren und zum anderen grobkörnige nichtbindige Böden aufzuschließen.

Diese Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Demgemäß ist erfindungswesentlich, daß um das Rammkernsonden- Rammgestänge eine Außenverrohrung in jeweils abwechselnden Schritten mit deren Einbringung, eingetrieben wird. Es wird somit jedesmal nach Einrammen des Innengestänges die Außenverrohrung um eine weitere Rohrlänge eingetrieben. Hierfür wird statt des herkömmlichen Einsteck-Schlagwerkzeugs eine Rammkernsonde verwendet, deren unteres Ende eine haubenförmige Aufweitung aufweist. Diese Rammhaube bleibt während der ganzen Ramm- bzw. Eintriebs- bzw. Probenentnahmezeit im Schlaghammer festgesetzt, wird also nicht, wie beim Stand der Technik, bei jeder Stangenverlängerung immer wieder entnommen und wieder eingesetzt, um eine Zwischenstange einzuschrauben. Bei jedem neuen Eintreibvorgang wird der Schlaghammer über die an ihm befestigte Rammhaube auf das jeweilige obere Außenrohr- oder Innenstangen-Ende hauben- bzw. deckelartig aufgesetzt bzw. übergestülpt und danach das entsprechende Teil eingeschlagen, wonach der Hammer mit Rammhaube einfach von dem eingeschlagenen Teil abgehoben und weggelegt werden kann, um das Ziehwerkzeug anzulegen. Es wird folglich jeweils der Vorgang des Ab- und Anschraubens des Einsteck-Schlagwerkzeugs eingespart.

Um ein genaues Einschlagen sicherzustellen, insbesondere um sicherzustellen, daß der Schlaghammer über die Rammhaube auch möglichst zentrisch auf das Innengestänge oder die Außenverrohrung einschlägt, ist von Vorteil, wenn zwischen Rammhaube und jeweiligem Eintreibteil, das heißt Innengestänge oder Außenverrohrung ein der Form des entsprechenden, oberen Eintriebendes angepaßter Adapter auf dieses aufgesetzt wird. Dieser Adapter könnte dabei unterschiedlich ausgebildet sein, je nach Abmessungen und nach Ausbildung der oberen Rohr- bzw. Stangenenden. So kann der Adapter die Form einer Hülse aufweisen, deren Wandstärke des Zylinderteils so ausgelegt wird, daß die jeweils verbleibende lichte Zylinderweite den Außendurchmesser des einzutreibenden Teiles so entspricht, so daß er leicht auf diese aufsetz- bzw. aufziehbar ist.

Der Adapter kann, insbesondere für dickere Stangen und Rohre als Hauben-Adapter ausgebildet sein, das heißt sein unterer Teil kann, ähnlich wie bei der im Schlaghammer befestigten Rammhaube, zur Aufnahme weiterer Hülsen-Adapter ausgelegt sein. Hierfür weist er an seinem oberen Ende einen Aufnahme- Führungs-Zapfen auf, über den die Rammhaube beim Eintriebvorgang einfach übergeschoben wird. Diese diversen Adapter können dabei lose Teile sein oder bereits zum Einschlagen des Innengestänges oder Außenrohres im entsprechenden Set fest zusammengesetzt sein.

Beim Eintreiben des Außengestänges muß besonders vorsichtig vorgegangen werden, da dieses bekanntlich an der beim Eintrieb oberen Seite jeweils ein Gewinde aufweist. Dieses kann nämlich durch stirnseitiges Aufschlagen zumindest am Gewindeanfang so zerstört werden, daß das nächste Außenrohr nicht mehr ordnungsgemäß aufgeschraubt werden kann. Hierfür ist von Vorteil, wenn vor Eintreiben des Außenrohres auf dessen oberes Ende ein Hülsen-Adapter aufgesetzt bzw. aufgeschraubt wird, dessen inneres Sackloch ein entsprechendes Gewinde aufweist. Durch Aufschrauben dieses Gewinde-Hülsen-Adapters bis auf sattes Aufliegen des Sacklochbodens auf dem Stirnring des Außenrohres, wird das Stirnende des Außenrohres vor Schlag-Quetschungen bewahrt, so daß das Gewinde in optimalem Schraubzustand verbleibt, auch nach einer Vielzahl von Eintreibvorgängen.

Um sicherzustellen, daß beim Eintreiben zwischen den beiden im wesentlichen konzentrischen Eintreibteilen, das heißt zwischen Innengestänge und Außenverrohrung diese Konstanz bzw. Konzentrizität zumindest am oberen Ende des jeweils stillstehenden Teiles gewahrt wird, wird jeweils vor Ein­ bzw. Aufsetzten des jeweils einzurammenden Teiles in das bei dem Vorgang stillstehende Teil-Oberende ein Einführungs- oder Distanzteil ein- bzw. aufgesetzt. Diese Führungs- oder Distanzteile können aus Metall oder festeren, quetsch- und rißfestem Kunststoff gefertigt sein. Sie weisen jedoch alle einen zylindrischen Teil (Buchse) auf, der in den Zwischenraum zwischen den auf Abstand zu haltenden Teilen eingeschoben wird, während sie an ihren jeweiligen Arbeitsstellung oberen Ende entweder einen Außenflansch zum Einlegen und außen Abstützen am Außenrohr oder einen Innenflansch oder gar einen geschlossenen Bodenteil aufweisen, zum Aufschieben auf die Innenverrohrung. Da auf die in Arbeitsstellung im wesentlichen horizontalen Teile, also den Flansch- bzw. Bodenteil hier kräftemäßig so gut wie nicht eingewirkt wird, können diese Teile einfach ausgelegt werden, wobei beispielsweise auch statt einem vollen, im wesentlichen ringförmigen Flansch auch jeweils nur zwei bis drei nach außen weisende Stege oder ein Querverbindungs- Bodensteg für das Innengestänge stehenbleiben können, wodurch z. B. Material und dadurch auch Gewicht eingespart wird.

Erfindungsgemäß wird beim Durchdringen der grobkörnigen Bodenschichten statt der vorderen Rammkernsonde eine Rammspitze mit vorderer konischer Eintriebspitze aus vollem Material eingesetzt. Ist diese Bodenschicht, die in der Münchner Gegend bis zu 10 m Dicke aufweisen kann, durchrammt, dann wird statt der Rammspitze erneut eine Rammkernsonde zuunterst eingesetzt, um Bodenproben aus den darunter anstehenden Böden zu entnehmen.

Bei Schichten- bzw. Grundwasservorkommen ist in herkömmlichen Kleinbohrverfahren die Bohrendtiefe erreicht, da das Wasser Bodenmaterial einspült und das Bohrloch immer wieder verstopft. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und hierfür eingesetzte erfindungsgemäße Kleinbohrsystem verhindert. Denn durch die Außenverrohrung, die weiterfort eingetrieben wird, solange das Innengestänge sich eingetrieben befindet, ist die Eintriebtiefe beider Teile vor Hochziehen des Innengestänges immer ungefähr gleich, also die Bohrlochtiefe ist ca. gleich der Eintriebstiefe des Außenrohres, wenn das Innengestänge gezogen also das Bohrloch offensteht. Somit kann durch die Außenverrohrung kein Wasser in das Bohrloch, nach Ziehen des Innengestänges, einfließen.

Die Aufgabe wird auch durch ein Kleinbohrsystem genannter Gattung gemäß kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestalten dieses Systems sind in Ansprüchen 8 bis 16 beschrieben.

Demgemäß weist das erfindungsgemäße Kleinbohrsystem, das in der Funktions-Reihenfolge von oben nach unten gesehen, wie beim Stand der Technik, einen Schlaghammer, ein Einsteck- Schlagwerkzeug, eine Rammkernsonde und diese verlängende Rammstangen aufweist, erfindungswesentlich statt dem Einsteck-Schlagwerkzeug eine Rammhaube auf, wie vorhergehend beschreibend. Zudem ist eine zum aus Rammkernsonde und Rammstange gebildeten Innen-Gestänge im wesentlichen konzentrische Außenverrohrung vorgesehen, die aus mehreren, jeweils stirnseitig miteinander verschraubbaren Außenrohren besteht.

Von Vorteil ist, wenn der Schlaghammer ein Hydraulikhammer ist, der eine stärkere Schlagkraft aufbringt. Dies ist insbesondere zum Eintreiben der Außenrohre wichtig, da die herkömmlichen Brennkraft- oder Elektro-Schlaghämmer eine geringere Schlagkraft erzeugen und somit uneffizienter sind.

Zum erfindungsgemäßen Kleinbohrsystem können, wie weiter oben beschrieben, die je nach einzutreibendem Teil auswechselbaren Adapter, die als Hülsen-Adapter, Gewindehülsen-Adapter oder Hauben-Adapter und schließlich als Seitadapter ausgebildet und/oder einsetzbar sind, gehören.

Wie weiter oben beim erfindungsgemäßen Verfahren geschrieben, ist von Vorteil, wenn das Kleinbohrsystem auch Führungs- und Distanzteile aufweist, die zur genauen, wechselseitigen Führung der beiden einzutreibenden Teile, das heißt Innengestänge und Außenverrohrung, auf das jeweils bereits vorher eingetriebene Teil ein- bzw. aufgesetzt werden. Das jeweilige erfindungsgemäße Distanzteil wird somit mit seinem zylindrischen Einführende über das Oberende des Innengestänges oder in das obere Ende der Außenverrohrung über- oder eingeschoben, um sich über Radialstege, Diagonalstege, ringförmige Flanschen oder Flanschabschnitte an der jeweiligen Stirnseite gegen Nachuntenrutschen abzustützen.

Zu dem erfindungsgemäßen System gehört auch in vorteilhafter Weise neben Rammhaube, diversen Adaptern und Distanzteilen bzw. -ringen entsprechende Vortriebspitzen und zwar eine Spitze für die Außenverrohrung und eine Rammspitze für das Innengestänge, wobei letztere statt der Rammkernsonde zum Durchrammen grobkörniger Schichten dient.

Die Verrohrungs-Spitze weist an ihrem unteren Ende eine vorbohrende Spitze auf, die an ihrem untersten Ende eine doppelte Konizität aufweist, so daß die untere, verbleibende Stirnfläche nur noch ein ganz schmaler Ring ist, der messerförmig in das Material eingreift. Die vordere Vortriebsschräge ist über den Außenmanteldurchmesser herausreichend ausgelegt und wird in die zylindrische Mantelfläche mit entgegengesetzter Konezität zurückgeführt, so daß durch diese Spitze eine etwas stärkere Bodenaufweitung vorgenommen wird, wodurch der nachfolgende Teil der Außenverrohrung nahezu reibungslos mit eindringt. Selbstverständlich sind diese Verdrängungsspitze wie auch die Rammspitze aus sehr hochwertigem Material hergestellt. Wegen ihrer extrem hohen Beanspruchung sind sie jedoch als Verschleiß-, also als Wechselteile anzusehen.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß selbstverständlich bei Auftreffen auf Grobkornschichten, die, wie vorher beschrieben, in der Münchner Gegend bis zu 10 m Dicke aufweisen können, beim Durchrammen der Grobkornschicht mit der Rammspitze, also ohne Rammkernsonde, nach Eintreiben des jeweiligen Außenrohrabschnittes keine Probe gezogen werden, so daß das Innengestänge nach Eintreiben der Außenverrohrung nicht gezogen bzw. gehoben wird. Es wird direkt immer abwechselnd Innengestänge-Außenverrohrung-Innengestänge- Außenverrohrung- usw., vorzugsweise meterweise, eingetrieben, indem jeweils immer auf das einzutreibende Teil die Eintriebsverlängerung aufgesetzt wird und selbstverständlich erfindungsgemäß auf die oberen Teile immer das entsprechende Distanzteil auf das stillstehende und die entsprechenden Adapterteile auf das einzutreibende Teil aufgesetzt wird. Dies selbstverständlich so lang, bis die Grobkornschicht durchdrungen ist und aus den darunterliegenden Böden Proben entnommen werden müssen. Es muß somit wieder das Innengestänge jeweils nach eintreiben des Außenrohres gezogen und dann wieder eingeführt und weiter eingetrieben werden, wie vorhergehend für die Probeentnahmen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kleinbohrsystems während des Eintreibens des ersten Außenrohres,

Fig. 2 eine Ansicht mit teilweisem Schnitt auf eine Rammhaube des Systems,

Fig. 3 eine Ansicht mit teilweisem Axialschnitt eines Haubenadapters für die Rammhaube,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen Hülsen-Adapter für das Rammgestänge, auch für dasjenige des Standes der Technik,

Fig. 5 einen Axialschnitt durch einen Hülsen-Adapter für die Rammkernsonde,

Fig. 6 eine Draufsicht mit teilweisem Axialschnitt eines Gewinde-Adapter für die Rohre der Außenver­ rohrung,

Fig. 7 einen axialen Schnitt durch einen Führungs- und Distanzring für das Innengestänge,

Fig. 8 einen axialen Schnitt durch einen Führungs- und Distanzring für das Außengestänge,

Fig. 9 eine Ansicht mit teilweisem Schnitt eines Rammstabes, an dessen oberem Ende die Rammstangen befestigt werden,

Fig. 10 eine Ansicht mit teilweisem Schnitt einer Rammwechselspitze,

Fig. 11 einen axialen Schnitt einer Verrohrungsspitze,

Fig. 12 eine schematische Darstellung der Eintreib- Arbeitsschritte beim Rammen in Böden mit geringem Grobkornanteil, und

Fig. 13 die wichtigsten Eintreibschritte beim Rammen in Böden mit hohem Grobkornanteil (Münchner Kies).

Das in Fig. 1 in Eintreibaktion schematisch dargestellte Kleinbohr-Gerätesystem besteht aus einem Schlaghammer 1, einer Rammhaube 2, einem Hauben-Adapter 3 und/oder einem Hülsen-Adapter 4, einem Außenrohr 5, das eingetrieben wird und einer Rammkernsonde 6, die bereits in den Boden eingetrieben ist und über dessen Oberkante 7 noch geringfügig herausragt. Die Rammhaube 2 ist im Schlaghammer entnehmbar, jedoch für die gesamte Arbeitszeit fest aufgenommen, während vor Beginn des Eintreibens von Hand der Adapter 4 auf das obere Ende des Außenrohres aufgesetzt wird. Danach wird auf den Hülsen-Adapter 4 der Hauben-Adapter 3 von Hand aufgesetzt wird, wonach schließlich der Schlaghammer über seine Rammhaube 2 auf den Hauben-Adapter 3 aufgesetzt bzw. teilweise übergestülpt wird. Wie zu erkennen ist, handelt es sich um ein richtiges "Baukastensystem", das je nach einzutreibenden Teilen in bezug auf Adapter und Distanzteile zusammengesetzt bzw. aufgebaut wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Rammhaube 3 weist ein an der Werkzeugaufnahme des Schlaghammers 1 angepaßtes Einsteckende 8 auf, an dessen Unterseite eine Anschlag- oder Fixierschulter 9 vorgesehen ist. Unterhalb der Schulter 9 ist über ein Zwischenstück 11 eine nach unten offene topfförmige Haube 10 angeordnet. In der Haubenöffnung 12 ist ein austauschbarer Hülsen-Adapter 13, für kleine Bohrdurchmesser- Teile angeordnet. Über dessen Aufsetzöffnung 14 wird die mit dem Adapter 13 versehene Rammhaube 2 direkt auf das Außenrohr 5 aufgestülpt, ohne daß noch die in Fig. 1 eingezeichneten Adapter 3 und 4 zum Einsatz kommen. Der Hülsen-Adapter 13 entspricht dem Hülsen-Adapter 4, jedoch in Auslegung für kleinere Durchmesser.

Der in Fig. 3 dargestellte Hauben-Adapter 3, weist an seinem oberen Ende einen Einsteckzapfen 4 zum Einstecken in die Haubenöffnung 12 der Rammhaube 2 auf, während an seinem unteren Teil eine Haube 15 größeren Durchmessers vorgesehen ist. In der Haubenöffnung 16 des Haubenadapters 3 werden z. B. die in Fig. 4 bis 6 dargestellten Adapter eingeführt, bzw. der Hauben-Adapter über diese Hülsen-Adapter übergesetzt.

Der in Fig. 4 dargestellte Hülsen-Adapter 4 weist eine abgestufte Aufsatzöffnung, z. B. auch für Rammstangen gemäß Stand der Technik, auf.

Der in Fig. 5 dargestellte Hülsen-Adapter 4 besitzt eine ungestufte, glatte Aufsetzöffnung 17, 18.

Der Hülsen-Adapter 4 nach Fig. 6 weist eine Gewinde- Aufsetzöffnung 19 auf, ist somit ein Gewinde-Adapter zum einschraubenden Aufsetzen auf das obere Verschraubungsende des einzutreibenden Außenrohres.

Die in Fig. 7 und 8 dargestellten Führungs-Distanzteile 20, 21, also das Distanzteil 20 zum Aufsetzen auf das Gestänge und 21 für das Außenrohr, weisen beide als Hauptbestandteil eine Führungsbuchse 22 auf, die zudem für beide Teile, selbstverständlich in bezug auf das gleiche Bohrungsdurchmesser-System, im wesentlichen identische Abmessungen aufweisen. Unterschiedlich ist, daß beim Distanzteil 20 für das Innengestänge an der Oberseite ein Boden 23 angeordnet ist, während das Distanzteil 21 für die Außenverrohrung 5 einen Flansch 24 besitzt, die jeweils als axiale Auflage bzw. Anschlag dienen. Es ist sinnvoll, wenn diese Teile aus hochriebfestem Material gefertigt sind.

In Fig. 9 und 10 sind in Funktion zusammengehörig ein Rammstab 25 und eine Rammwechselspitze 26 dargestellt, die miteinander über einen nicht dargestellten Gewindenippel verbindbar sind. Für diese Nippel-Verbindung weisen beide Teile jeweils stirnseitig Gewindebohrungen 27 auf. Der Rammstab 25 weist an seinem oberen Abschnitt einen Stangenteil 28 auf, der einen geringeren Durchmesser aufweist als der übrige Stabteil 29. Das Stangenteil 28 stimmt durchmessermäßig mit den darüber über nicht dargestellte Nippel während dem Rammen stückweise befestigten, nicht dargestellten Rammstangen überein, die nachfolgend in Verbindung mit in Fig. 13 erwähnt werden.

Die Rammwechselspitze 26 weist an ihrem unteren Ende eine Spitze 30 auf, die einen Konuswinkel von z. B. 65% oder auch 60% aufweisen kann, je nach Material. Rammwechselspitze 26 und Rammstab 25 bilden zusammen in Funktion eine Einheit (Rammspitze), wobei der Durchmesser des jeweiligen Stabteiles 29 dem Durchmesser der Rammkernsonde 6 entspricht, die nach dem Durchrammen durch das Bohrloch hindurchgeführt werden muß. Das Stangenteil 28 besitzt, wie bereits vorerwähnt, im wesentlichen identische Außendurchmesserdimensionen wie die verlängerden Rammstangen, die so durch das durchgerammte Loch im wesentlichen reibungslos hindurchgeführt werden.

Die in Fig. 11 dargestellte Verrohrungsspitze 31 weist in axialer Richtung gesehen verschiedene Abschnitte auf. Im oberen Abschnitt besitzt sie einen Gewindeabschnitt 32 zum Anschrauben eines Außenrohres 5 über dessen Innen- Gewindeteil. Einen solchen oberen Gewindeabschnitt 32 weist zudem ein jedes der Außenrohre 5 auf. Auf diesem Gewindeabschnitt 32 wird beim Eintreiben der Rohre z. B. der in Fig. 6 dargestellte Hülsen-Adapter 4 über seine Gewinde- Aufsatzöffnung 19 aufgeschraubt. Auf den Gewindeabschnitt 32 folgt ein glatter Rohrabschnitt 33, der in radialem Schnitt im wesentlichen die gleichen Abmessungen aufweist wie die darüber anzubringenden Außenrohre 5. Als letzter Abschnitt folgt ein Schneidabschnitt 34, der aus zwei gegenkonischen Abschnitten besteht, und zwar aus einem Spitzenkonus 35 und einem Gegenkonus 36, die sich zu einer ringförmigen Durchmessererweiterung 37 treffen. Der Spitzenkonus 35 ist im Verhältnis zum unteren, etwas geringeren Durchmesser des inneren Führungsabschnittes 38 für die Rammkernsonde bzw. den Rammstab, so angeordnet, daß stirnseitig ein schmaler Schneidring 39 stehenbleibt. Es ist aus Fig. 11 ersichtlich, daß die Verrohrungsspitze 31, insbesondere durch die Erweiterung 37, das Erdreich etwas weiter auseinanderdrückt, so daß der Rohrabschnitt 33 und die nachfolgenden Rohre ohne großen Reibungswiderstand vorgetrieben werden können.

Fig. 12 zeigt die Situationszustände a bis h bzw. die Anordnung der einzutreibenden bzw. eingetriebenen Systemteile beim Rammen in Böden mit geringem Grobkornanteil nach wesentlichen, aufeinander folgenden Schritten.

So ist in a) der Zustand bei Beginn des ersten Verfahrensschrittes dargestellt, nämlich das Ansetzen einer Rammkernsonde 6 auf die Bodenoberfläche 7, während als Kraftübertragungseinrichtungen lediglich ein Hauben-Adapter 3 dargestellt ist, ersatzweise für sämtliche Adapter und den Schlaghammer, um die Zeichnungen nicht zu komplizieren.

In b) ist die Rammkernsonden in fertig eingerammtem Zustand dargestellt, bis in ca. 1 m Tiefe in den Boden reichend.

Bei c) ist der Anfangszustand beim "Überrammen" der Rammkernsonde 6 mit einem Außenrohr 5 ersichtlich, während in d) der Zustand nach erfolgtem Überrammen festgehalten ist.

Der in e) dargestellte, nächste Verfahrensschritt stellt das Ziehen bzw. Heben der Rammkernsonde 6 dar. Nach Entfernen der Probe aus der Sonde wird auf deren oberem Ende eine Rammstange 40 aus vollem Material aufgesetzt, wonach das kombinierte Gestänge in das verrohrte Bohrloch eingeführt und die Rammsonde um einen weiteren Meter eingetrieben wird. Dieser Endzustand ist in f) zu sehen. Daraufhin wird an der Oberseite des Außenrohres 5 ein weiteres Außenrohr angeschraubt, wonach diese Verrohrung ebenfalls um einen weiteren Ein-Meter-Schritt eingetrieben wird. Dieser Zustand ist in g) dargestellt. Anschließend wird das Innengestänge mit der Rammkernsonde erneut gezogen, die Probe entfernt, an der Oberseite der Rammstange 40 eine weitere Rammstange, 40 aufgesetzt, wonach die Stadien f bis h bis zum Erreichen der gewünschten Tiefe des Bohrlochs wiederholt werden.

In Fig. 13 sind Situationen bzw. Zustände nach bestimmten Verfahrensschritten beim Rammen in Böden mit hohem Grobkornanteil (Münchner Kies) dargestellt. Es erfolgt hier folglich lediglich ein Durchrammen der Grobkornschichten mit Hilfe des Rammstabes 25, ohne daß eine Probenentnahme stattfindet. Erst nach erfolgtem Durchrammen der in der Münchner Umgebung bis zu 10 m betragenden Grobschicht wird auf die in Fig. 12 unter f bis h dargestellten Probenentnahmeschritte unter Verwendung der Rammkernsonde 6 übergegangen.

So ist in Fig. 13, a) ein Rammstab 25 dargestellt, mit einem Haubenadapter 3 und zwar vor Beginn des Einrammens. Im Zustand b) befindet sich der Rammstab 25 bereits im Erdreich eingerammt, während im Zustand c) der Beginn des Überrammens des Rammstabes mit einem Außenrohr 5 dargestellt ist, während in d) das Überrammen des Rammstabes beendet ist.

Zustand e) zeigt den Rammstab 25, an dem eine Rammstange 40 befestigt ist, um einen Schritt weiter eingetrieben, während Zustand f) den abgeschlossenen Überrammvorgang mit einem weiteren Außenrohr zeigt. Nachfolgend wiederholen sich die letzten Verfahrensschritte mit den Zuständen e) und f), also es wird, selbstverständlich immer nach Oben-Anfügen einer weiteren Rammstange 40, der Rammstab 25 eingetrieben, wonach, auch hier selbstverständlich nach Aufschrauben eines weiteren Außenrohres 5, die Außenverrohrung eingetrieben wird. Beim Durchrammen werden keine Teile gezogen, so daß diese Arbeitsweise unter Verwendung des erfindungsgemäßen Systems recht zügig vorangeht, zumal immer nur Anschraubvorgänge stattfinden und keine Abschraubvorgänge durchgeführt werden müssen, da der Schlaghammer über seine Rammhaube nicht, mehr angeschraubt, sondern nur übergestülpt wird.

Bezugszeichenliste

1. Schlaghammer
2. Rammhaube
3. Hauben-Adapter
4. Hülsen-Adapter
5. Außenrohr
6. Rammkernsonde (RKS)
7. Grundoberkante (GOK)
8. Einsteckende
9. Schulter
10. Haube
11. Zwischenstück
12. Haubenöffnung
13. Hülsen-Adapter
14. Aufsetzöffnung
15. Haube
16. Haubenöffnung
17. Aufsatzöffnung, gestuft
18. Aufsatzöffnung, glatt
19. Gewinde-Aufsatzöffnung
20. Distanzteil, Stange
21. Distanzteil, Rohr
22. Führungsbuchse
23. Boden
24. Flansch
25. Rammstab
26. Rammwechselspitze
27. Gewindebohrung
28. Stangenteil
29. Stabteil
30. Spitze
31. Verrohrungsspitze
32. Gewindeabschnitt
33. Rohrabschnitt, glatt
34. Schneidabschnitt
35. Spitzenkonus
36. Gegenkonus
37. Durchmessererweiterung
38. Führungsabschnitt
39. Schneidring
40. Rammstange

Claims (19)

1. Verfahren zur Gewinnung von Proben für Bodenuntersuchungen, insbesondere Kleinbohrverfahren (unter 80 mm Bohr-Durchmesser), mit Hilfe eines "Kleinbohr- Gerätesystems", mit folgenden Schritten:

• a) Eintreiben/-rammen einer nach unten offenen, hohlen Rammkernsonde in den Boden mit Hilfe eines Schlaghammers, wobei zwischen oberem Ende der Rammkernsonde und Hammer ein Einsteckwerkzeug angeordnet ist, dessen oberes Einsteckende in der Werkzeugaufnahme des Hammers festgehalten wird,
• b) Ziehen/Heben der Rammkernsonde, nach Entfernen des Hammers, mit Hilfe einer mechanischen oder hydraulischen Hebe- oder Zugeinrichtung und Entnahme der Bodenprobe aus der Rammkernsonde,
• c) Befestigen einer Rammstange aus Vollmaterial am oberen Ende der Rammkernsonde,
• d) Einführen der mit einer Rammstange verlängerten Rammkernsonde in das Bohrloch und Eintreiben des verlängerten Gestänges,
• e) Bedarfsweise mehrfaches Wiederholen des vorhergehenden Schritte-Zyklus′, wobei jedesmal am oberen Ende der oberen Rammstange eine zusätzliche Rammstange befestigt wird,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• f) Eintreiben eines Außenrohres (5), in konzentrischem, engen Abstand zum Innengestänge (6, 40), jeweils nach dem Eintreiben und vor dem Ziehen des Innengestänges, wobei im nachfolgenden Zyklus vor Eintreiben des nächsten Außenrohres (5), dieses auf das im Boden/Bohrloch befindliche obere Außenrohr (5) stirnseitig aufgeschraubt wird,
• g) Befestigen des als Rammhaube (2), mit einer haubenförmigen Aufweitung am unteren Ende, ausgebildeten Einsteck- Schlagwerkzeugs im Hammer (1), in dem es bis zum Arbeitsende verbleibt,
• h) Aufsetzen des Hammers (1) mit der Rammhaube (2) auf das jeweilige obere Rohr- oder Stangenende vor dem jeweiligen Eintreiben, wobei bei abwechselndem Eintreiben von Innengestänge (6, 40, 25) und Außenverrohrung (5) jeweils ein der Form des jeweiligen oberen Endes angepaßter Adapter (3, 4) auf das jeweilige obere Ende des einzutreibenden Teiles aufgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am ersten, unteren Außenrohr (5) eine Verrohrungsspitze (31) mit einer Vortriebsspitzen-Ausbildung, mit einer außenkonischen Schneidspitze, die über eine äußere, gegenkonische Durchmesseraufweitung in einen oberen Außenrohr-Durchmesser übergeht, wobei der winkelige Aufweitungs-Übergangsdurchmesser größer als der Außenrohr- Durchmesser ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einführen des Innengestänges in das im Bohrloch befindliche Außengestänge bzw. vor Aufsetzen des nächsten Außenrohres (5) auf das darunterliegende Außenrohr, auf das jeweils obere Ende des jeweils stillstehenden Teiles (Außenverrohrung bzw. Innengestänge) ein Führungs- und Distanzteil (20, 21) ein- bzw. aufgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einführen und Eintreiben des vorhergehenden Innengestänges in das obere Außenrohrende ein mit einem Außenflansch (24) einseitig versehener Distanzring (21) eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anschraub-Aufsetzen eines Außenrohres (5) auf das vorhergehend bereits Eingetriebene, über das obere Ende des eingetriebenen Innengestänges ein hülsenförmiger Distanzring (20) oder ein zylindrischer Distanzring mit Innenflansch, aufgesetzt bzw. aufgestülpt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchdringen grobkörniger Bodenschichten statt der vorderen Rammkernsonde eine Rammspitze (25, 26) aus Vollmaterial mit konischer Spitze eingesetzt wird, wonach nach erfolgtem Durchschlagen der Grobkorn-Schicht wieder eine Rammkernsonde zum Entnehmen von Bodenproben aus darunter anstehenden Böden eingesetzt wird.

7. Kleinbohr-Gerätesystem zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, das in Arbeitsstellung gesehen, in Reihenfolge von oben nach unten, besteht aus:

• - einem Schlaghammer,
• - einer mit seinem Einsteckende im Hammer befestigbaren Einsteck- Schlagwerkzeug,
• - einer Rammkernsonde,
• - und gegebenenfalls einer oder mehreren zwischen Einsteckwerkzeug und Rammkernsonde einfügbaren Raumstangen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Einsteck-Schlagwerkzeug eine Rammhaube (2) ist, mit einem topfförmigen, nach unten offenen Haubenende (10),

und das eine das Rammkernsonden-Rammstangen-Gestänge (6, 25, 40) konzentrisch umgebende Außenverrohrung (5) vorgesehen ist, die je nach Bohrtiefe aus einem Rohr (5) oder mehreren, etappenweise aneinanderschraubbaren Rohren besteht.

8. Kleinbohrsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlaghammer (1) ein Hydraulikhammer ist.

9. Kleinbohrsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rammhaube (2) und einzutreibenden Teilen (5, 6, 25) ein je nach Eintreibteil-Durchmesser auswechselbarer Adapter (3, 4, 13) vorgesehen ist.

10. Kleinbohrsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter ein Hülsen-Adapter (4) ist, der in die Haubenausnehmung (12) der Rammhaube einsetzbar ist.

11. Kleinbohrsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter ein Hauben-Adapter (3) ist, der mit seinem oberen Einsteckzapfen (4) in die Haubenausnehmung (12) der Rammhaube (2) einsteckbar ist, während in sein topfförmig ausgeweitetes Haubenende (16) ein hülsenförmiger Zweit- Adapter (4) einsetzbar ist.

12. Kleinbohrsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweit-Adapter (4) für das Außenrohr (5) in seiner Aufnahmeöffnung als Gewindeschutz ein Innengewinde (19) für das Außengewinde (32) des Außenrohres (5) aufweist.

13. Kleinbohrsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß je ein den oberen Zwischenraum zwischen Innengestänge und Außenverrohrung ausfüllendes, im wesentlichen zylindrisches Führungs-Distanzteil (20, 21) vorgesehen ist, das auf bzw. in das jeweils beim Einführ- oder Eintreibvorgang nicht bewegte Teil auf- bzw. einsetzbar ausgebildet ist.

14. Kleinbohrsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Innengestänge aufsetzbare Distanzteil (20) eine Distanzhülse ist, die über ihre Innenöffnung auf das Gestängeoberende stülpbar ist.

15. Kleinbohrsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Innengestänge aufsetzbare Distanzteil (20) eine Buchse (22) ist, mit einem Innenflansch an ihrem oberen Ende.

16. Kleinbohrsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das in bzw. auf die Außenverrohrung (5) einsetzbare Distanzteil (21) eine Buchse (22) ist, die an ihrem oberen Ende einen Außenflansch (24) aufweist.