EP0494408A1 - Method and device for enlarging a well - Google Patents

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EP0494408A1
EP0494408A1 EP91121614A EP91121614A EP0494408A1 EP 0494408 A1 EP0494408 A1 EP 0494408A1 EP 91121614 A EP91121614 A EP 91121614A EP 91121614 A EP91121614 A EP 91121614A EP 0494408 A1 EP0494408 A1 EP 0494408A1
Authority
EP
European Patent Office
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cutting
expanding
housing
borehole
head
Prior art date
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Granted
Application number
EP91121614A
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German (de)
French (fr)
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EP0494408B1 (en
Inventor
Dietmar Dipl.-Wi-Ing. Jenne
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Terra AG fuer Tiefbautechnik
Original Assignee
Terra AG fuer Tiefbautechnik
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • E21B7/30—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring without earth removal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/06—Down-hole impacting means, e.g. hammers
    • E21B4/14—Fluid operated hammers
    • E21B4/145—Fluid operated hammers of the self propelled-type, e.g. with a reverse mode to retract the device from the hole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim I and an expansion device, preferably for performing the method, according to the preamble of claim 7.
  • a conical widening head for widening a pilot borehole present in the ground, a conical widening head is connected with its tip to a pipe string laid in the pilot borehole and pulled therefrom through the pilot borehole.
  • liquid is fed to the expander head under high pressure.
  • This has a number of channels running essentially in the direction of movement and transverse to this, which are connected to the inner bore of the pipe rod.
  • At the outer ends of these channels there are nozzles which generate a fine, high-pressure liquid jet which cuts the soil.
  • the conical expansion head is pressed under constant tension and by rotating the pipe rod rotating into the soil divided by the liquid jet, thus expanding the pilot borehole.
  • the expansion process thus consists of a rotating movement and constant, axial pressing of the expansion head into the soil surrounding the pilot borehole.
  • the pipe corresponding to the widened borehole is drawn in at the same time as the widening.
  • pilot borehole can still be created in the case of solid soil or soil interspersed with rock inclusions, since the pilot drilling device was able to bypass rock inclusions laterally, but when expanding these rock inclusions either shifted in the solid soil or parts of should be separated from them. This is not possible with a device of the type described.
  • the pilot drill hole in the soil can only be widened by flushing or cutting and applying a static pull. or pressure force is often not possible because the diameter of the Expanding hole is about 3-4 times the diameter of the pilot hole.
  • the cross-sectional area of the pilot bore is increased by 9 to 16 times the cross-section of the expansion bore and thus the jacket surface accordingly.
  • there is a risk that the large jacket frictional forces acting on the pipe to be pulled in can no longer be overcome due to the surrounding earth.
  • a pilot borehole 10 present in the soil 7 between two construction pits B is widened by driving an expanding device 1 into the pilot borehole from one side of the pilot borehole 10 [FIG. 1].
  • the pilot borehole 10 is produced in an operation immediately following the pilot boring process, the widened borehole 9 by connecting, for example, a pipe rod 21 with a displacement pipe to the pilot borehole for the pilot borehole 10 Head, an expander 1 is connected [Fig. 2].
  • the expander is guided in the pilot borehole.
  • a static train of about 5 tons, preferably connected with a damping element, can also be applied.
  • With its cutting and ramming method of operation it expands the pilot borehole.
  • Such a pilot borehole 10 can have a diameter of 40-50 mm, for example, and the expanded borehole can have a diameter of 160-200 mm.
  • the pilot drilling device can also supply the expanding device with the cutting fluid.
  • pilot borehole 10 is widened by striking and cutting action and displacing the soil 7.
  • High-pressure cutting fluid is used to cut the soil.
  • part of the cutting fluid supplied to cut the soil can be used to reduce the friction between the borehole wall and the pipe to be drawn in.
  • cutting fluid is pressed in a manner known per se under high pressure by jetting a cutting device into the soil to be drilled or widened, as a result of which it is divided and can thus be better drilled or widened.
  • a device for carrying out the method according to claim 1 can preferably be a ram expansion device, in the form of a short ram 1, with a striking device 2 for its independent forward movement, which is a cylindrical housing 3 with a front expansion head 4 sitting thereon and one inside the housing 3 has impact body 5 of an impact device 2, the individual associated assemblies being designed as follows.
  • the striking device 2 has a cylindrical housing length of the housing shell, which is shorter than 4 times the housing diameter.
  • This percussion device 2 has a reciprocable in the housing 3 designed as a cylinder, at its rear end hollow cylindrical percussion piston 2.1 as percussion body, which is pressurized with compressed air and has control openings 2.2 at its rear end. Its back and forth movement is controlled by a control device 6 with control edges 6.1, which partially projects into the percussion piston 2.1, and which cooperate with the control openings 2.2 arranged in the percussion piston 2.1, in such a way that the percussion piston 2.1 hits the front area 1.1 of the Rammaufweitgeraetes 1 hits and thereby the Rammaufweitgeraet 1 runs forward in the soil 7.
  • a device 8 for connecting and pulling pipes into the widened borehole 9 is arranged.
  • the housing 3 is closed with a housing cover 3.7 at its rear end, this housing cover 3.7 having exhaust air openings 3.8 and carrying the control device 6 and lines of the second supply line network for the compressed air [FIG. 6].
  • supply lines are provided in the housing wall as a first feed line network 11 for a cutting fluid that is fed to a cutting device [13], this connecting to the cutting device 13 on the one hand and on the other hand to a supply device outside the Borehole, which also supplies the compressed air for the impact device 2, is set up.
  • a second feed line network 12 is provided for connection to the control device 6 on the one hand and the compressed air lines of the supply device on the other hand. [Fig. 3].
  • a first feed line network 11 for a cutting fluid is not provided in the housing itself, but only in the expanding head for the cutting device 13 integrated in the expanding head and a feed line to one or more lubricating nozzles.
  • This first feed line network 11 is connected to this by means of connection to a device upstream of the expansion head 4, for example a pilot drilling device or a cutting device 13.
  • a second feed line network 12 is provided for connection to the control device 6 on the one hand and the compressed air lines of the supply device of the expander on the other and is arranged in the rear part of the expander [Fig. 4].
  • the essentially cylindrical housing is designed as a double-tube housing 3, which is suitably connected to the expansion head 4, preferably welded on, and at the rear end of which is an annular nozzle for the double-tube structure the lubricating fluid contains.
  • the two housing tubes 3.1, 3.2 are supported at suitable points with spacers 3.3 [Fig. 5].
  • the housing is designed as a cylindrical housing 3 [Fig. 6].
  • the essentially cylindrical housing is designed as a waisted housing 3, in which guiding rims 3.4 are arranged on both housing ends and a waisted section 3.5 is provided between them to facilitate cornering [Fig. 7].
  • the essentially cylindrical housing is designed as a stepped housing 3, in which a guide wedge 3.4 is arranged at the front end of the housing and then a region 3.6 of the housing with a smaller diameter adjoins this, which for Relief of cornering is provided [Fig. 8th].
  • the expanding head 4 is for receiving a part of the impact device 2 as a hollow head 4.1 educated. It is firmly connected to the housing 3 of the impact device 2, preferably welded, the connection point or the weld seam being located behind an impact point 4.2 of the impact body 5 arranged on the end face. When this part of the striking device 2 is received, the striking piston 2.1 of the striking device 2 protrudes temporarily or permanently with part of its length into the hollow head [FIG. 4, 5].
  • the cutting device 13 is arranged in front of the expansion head 4 and connected to it, preferably screwed.
  • This cutting device 13 has between a front and a rear connection device 13.1 or 13.2, preferably corresponding parts of pipe fittings 13.1.1, 13.2.1, in particular union nut pipe fittings 13.1.1, 13.2.1, a central cutting part 13.3, which is in the area means 15 of the cutting device 13 of its cutting surface 13 for the discharge of cutting fluid under high pressure pointing in suitable directions, which are preferably directed essentially forward, substantially rearward and essentially radially and at the ends of internal conduit channels 13.4, which have a central feed channel 13.5 are connected.
  • the central feed channel 13.5 is connected by means of the pipe fittings 13.1.1, 3.2.1 to external cutting fluid circuits, for example a pilot drilling device 14 or the expansion device 1.
  • the automatic device can also be connected to the pilot drilling device 14 by means of the cutting device 13 [FIG. 10].
  • the cutting device 13 can be arranged integrated in the expansion head 4.
  • the internal conduit channels 13.4 are provided for forwarding the cutting fluid to means for exiting cutting fluid under high pressure in the expansion head 4, these fluid lines being connected to corresponding lines of a feed line network of the cylindrical housing 3 [Fig. 4, 5].
  • the means 15 of the cutting device 13 for exiting cutting fluid under high pressure are nozzle-shaped openings 15.1, which are designed as nozzle insert pieces 15.1.1 and are used at the free end of the internal conduit channels 13.4 of the cutting device 13.
  • the nozzle insert pieces 15.1.1 are preferably made of industrial gemstones.
  • the axis direction points at least a part of the nozzle-shaped openings 15.1 at least partially in the direction of advance of the borehole, ie with a directional component to the front.
  • the lubricating fluid is part of the cutting fluid and is supplied from the first feed line network 11 through a lubrication line 17 connecting the lubricating nozzles 16 to the first feed line network.
  • This lubricating nozzle [1 can also be designed as a ring nozzle and extend practically over the entire circumference of the rear end of the housing [Fig. 5].
  • the expanding device can be a static pilot drilling device 14 of known design and consists of a pipe string 21, and on the one hand a digesting head 20 connected to it with integrated high-pressure cutting nozzles and, on the other hand, a connected supply and pressure device [not shown] for applying the required static pressure Driving the pilot drill 14 exist in the ground.
  • the expanding device 1 is also connected to the cutting fluid line of the pilot drilling device 14.
  • the damping element 18 is preferably a hydraulically acting damping element. It is necessary if the expansion device is connected to a pilot drilling device in retreat and consists of a cylinder 18.3, which can be connected to the expansion device 1, for example with a pipe screw connection 19, and contains a piston 18.1 inside, which, like its piston rod 18.2, has a central bore 18.5. The piston rod can also be connected to a pilot drilling device 14 by means of a pipe screw connection 19. A compression spring 18.6 is clamped between piston 18.1 and cylinder 18.3.
  • connection bores 18.4 are provided in the piston 18.1 for connecting the two cylinder spaces 18.3.1, 18.3.2, which serve as damper bores, by means of which the cutting fluid contained in the cylinder 18.3 passes through each time the ram is struck Autweitgeraetes 1 from one cylinder chamber is pressed into the other cylinder chamber while damping the blow from the expansion unit.
  • a constant pull is exerted on the piston rod 18.2 by the pilot drilling device 14, which is in its retraction phase from the pilot bore 10.
  • Such a damping element is required so that the strikes of the short rams are as far as possible not transmitted to the pilot drilling device 14 and this is prevented from being destroyed [Fig. 9].
  • a housing is provided in a first variant of the inner structure, which contains a striking device 2 as described above, which is connected with its second line network to the compressed air lines of the supply device of the expanding device 1.
  • the tip of the expander 1 is connected to a cutting device 13, the supply of cutting fluid from the supply device of the expander 1 through the housing.
  • a housing is provided in a second variant of the inner structure, which contains an impact device 2 as described above, which is connected with its second line network to the compressed air lines of the supply device of the expander.
  • the first line network of the housing is connected via the head tip of the expander 1 to a damping element 18 and this to a pilot drill pipe of a pilot drill device 14, from which the cutting fluid is also supplied.
  • a housing is provided in a third variant of the inner structure, which contains a striking device 2 as described above, which is connected with its second line network to the compressed air lines of the supply device of the automatic unit.
  • the first line network of the housing is connected via the head tip of the expander 1 to a damping element 18 and this to a pilot drill pipe of a pilot drill 14, from which the cutting fluid is also supplied.
  • the ramming and cutting expansion device drives into an existing pilot borehole 10 and thereby expands the earth compared to the pilot borehole due to its larger diameter due to its larger diameter.
  • the ramming expansion device which is connected to a pilot drilling device 14 at its tip by means of a damping element 18, drives itself into a pilot drilling hole 10 between two construction pits.
  • the pipe to be pulled in can be connected to the ramming widening device, it is not only pulled in in the same operation as the widening, but it can also be pulled in more easily, and thus also over a longer length, than with the known methods due to the jerky movements. in particular with the expansion methods using static pull.
  • This summary of one operation even over larger areas, saves a great deal of working time and also equipment and operating personnel. As a result, a pipe can be drawn in much more cheaply than hitherto with the known methods and known devices.
  • the expansion device in the form of short rams can also follow the bores of the pilot hole without any problems due to its short construction compared to normal ram boring machines. Due to its striking mode of operation, it is also able to smash larger rock inclusions, which are adjacent to the pilot borehole To hit side. Particularly in the versions with the waisted or offset housing, there is particularly good cornering ability even for smaller radii.
  • the cutting and ramming expansion device in each of the variants with an integrated cutting device, with a cutting device in front, with the supply only from behind, the supply from behind and from the front, with a ring nozzle as a lubricating nozzle, with individual cutting nozzles etc., is caused by the compressed air Supply device of the expander is operated like a one-direction earth ram with a cadence that can be determined by the control geometry of the control device belonging to the striking device.
  • a cutting fluid is supplied to the expanding device by a supply device [the supply device for the pilot drilling device or the supply device of the expanding device itself] which is dependent on the respective process variant and is pressed into the soil from the cutting device of the cutting device under extremely high pressure and cut it up with it. This also allows rock inclusions to be cut and subsequently smashed by the striking movement of the ramming.
  • a supply device the supply device for the pilot drilling device or the supply device of the expanding device itself

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Abstract

A method of enlarging a straight or curved pilot bore hole and subsequently drawing in a pipe is specified in which the pilot bore hole (10) is enlarged with a percussive and cutting action and in such a way as to displace the earth. Here, cutting fluid under high pressure is used for cutting the earth. <??>An enlarging tool for carrying out the method has a cylindrical housing with a front enlarging head and a drive device for moving the tool forward in the earth as well as a device for connecting and drawing pipes into the enlarged bore hole. The drive device is designed as a percussion device [2], having a percussion body [5] striking at the end face inside the housing [3], and has a cylindrical housing length which is shorter than 4x the housing diameter. The enlarging head [4] for accommodating a part of the percussion device is designed as a hollow head [4.1] and can be connected to a cutting device [13] which has means [15] for the discharge of cutting fluid at high pressure, preferably cutting nozzles. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs I und ein Aufweitgeraet, vorzugsweise zur Durchfuehrung des Verfahrens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a method according to the preamble of claim I and an expansion device, preferably for performing the method, according to the preamble of claim 7.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei einer bekannten Vorrichtung [US 46 74 479 - FLOWMOLE] zum Aufweiten eines im Erdreich vorhandenen Pilot-Bohrloches wird ein kegelfoermiger Aufweitkopf mit seiner Spitze an ein im Pilot-Bohrloch verlegtes Rohrgestaenge angeschlossen und von diesem durch das Pilot-Bohrloch gezogen. Dabei wird durch das Rohrgestaenge Fluessigkeit unter hohem Druck dem Aufweitkopf zugefuehrt. Dieser besitzt eine Anzahl im wesentlichen in Bewegungsrichtung und quer zu dieser verlaufenden Kanaelen, welche mit der Innenbohrung des Rohrgestaenges verbunden sind. An den aussen liegenden Enden dieser Kanele sind Duesen angeordnet, welche einen feinen, unter hohem Druck stehenden Fluessigkeitsstrahl erzeugen, welcher das Erdreich zerschneidet. Durch den Zug am Rohrgestaenge wird der kegelfoermige Aufweitkopf unter stetigem Zug und durch Rotation des Rohrgestaenges rotierend in das vom Fluessigkeitsstrahl zerteilte Erdreich gedrueckt und so das Pilot-Bohrloch aufgeweitet. Der Aufweitvorgang setzt sich also aus einer rotierenden Bewegung und stetiges, axiales Eindruecken des Aufweitkopfes in das das Pilot-Bohrloch umgebende Erdreich zusammen. Dabei wird gleichzeitig mit dem Aufweiten das dem aufgeweiteten Bohrloch entsprechende Rohr miteingezogen.In a known device [US 46 74 479 - FLOWMOLE] for widening a pilot borehole present in the ground, a conical widening head is connected with its tip to a pipe string laid in the pilot borehole and pulled therefrom through the pilot borehole. In this process, liquid is fed to the expander head under high pressure. This has a number of channels running essentially in the direction of movement and transverse to this, which are connected to the inner bore of the pipe rod. At the outer ends of these channels there are nozzles which generate a fine, high-pressure liquid jet which cuts the soil. By pulling the pipe rods, the conical expansion head is pressed under constant tension and by rotating the pipe rod rotating into the soil divided by the liquid jet, thus expanding the pilot borehole. The expansion process thus consists of a rotating movement and constant, axial pressing of the expansion head into the soil surrounding the pilot borehole. The pipe corresponding to the widened borehole is drawn in at the same time as the widening.

NACHTEILEDISADVANTAGE

Dabei ist nachteilig, dass bei festerem Erdreich oder bei mit Gesteinseinschluessen durchsetztem Erdreich das Pilot-Bohrloch zwar noch erstellt werden kann, da die Pilot-Bohreinrichtung einen Gesteinseinschluesse noch seitlich umgehen konnte, beim Aufweiten jedoch diese Gesteinseinschluesse entweder im festen Erdreich verschoben oder aber Teile von ihnen abgetrennt werden muessten. Dies ist mit einer Vorrichtung der beschriebenen Art nicht moeglich. Auch in dicht gelagertem Erdreich ohne Gesteinseinschluesse ist ein Aufweiten des Pilot-Bohrloches im Erdreich nur durch Spuelen bzw. Schneiden und Anwendung einer statischen Zug. bzw. Druckkraft haeufig nicht moeglich, da der Durchmesser der Aufweitbohrung ca. 3 - 4 mal so gross ist wie der Durchmesser der Pilot-Bohrung. Dabei wird die Querschnittsflaeche der Pilot-Bohrung um das 9 bis 16 Fache auf den Querschnitt der Aufweitbohrung und somit auch die Mantelflaeche entsprechend vergroessert. Ausserdem besteht bei rein statischem Zug oder Druck die Gefahr, dass die aufdas einzuziehende Rohr angreifenden grossen Mantelreibungskraefte zufolge des umgebenden Erdreiches nicht mehr ueberwunden werden koennen.It is disadvantageous that the pilot borehole can still be created in the case of solid soil or soil interspersed with rock inclusions, since the pilot drilling device was able to bypass rock inclusions laterally, but when expanding these rock inclusions either shifted in the solid soil or parts of should be separated from them. This is not possible with a device of the type described. Even in densely stored soil without rock inclusions, the pilot drill hole in the soil can only be widened by flushing or cutting and applying a static pull. or pressure force is often not possible because the diameter of the Expanding hole is about 3-4 times the diameter of the pilot hole. The cross-sectional area of the pilot bore is increased by 9 to 16 times the cross-section of the expansion bore and thus the jacket surface accordingly. In addition, in the case of purely static tension or pressure, there is a risk that the large jacket frictional forces acting on the pipe to be pulled in can no longer be overcome due to the surrounding earth.

ZIEL DER ERFINDUNGAIM OF THE INVENTION

Daher ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Aufweiten von Bohrloechern auch in festem oder mit Gesteinseinschluesse durchsetztem Erdreich und ein Aufweitgeraet zu schaffen, bei welchem diese Nachteile nicht auftreten.It is therefore the object of the invention to provide a method for widening boreholes even in solid soil or soil interspersed with rock inclusions, and a widening device in which these disadvantages do not occur.

ERFINDUNGINVENTION

Dieses Ziel laesst sich erreichen, wenn erfindungsgemaess die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 fuer das Verfahren und die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 7 fuer die Vorrichtung verwirklicht werden. Darueberhinaus koennen beim Verfahren die Merkmale der Ansprueche 2 bis 6 und fuer die Vorrichtung die Merkmale 8 bis 19 ausgefuehrt werden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfidnung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfuehrungsbeispielen anhand der Zeichnung. In dieser zeigt

  • Fig.1 die Darstellung der Situation eines aufzuweitenden Pilot-Bohrloches,
  • Fig.2 die Darstellung der Situation eines aufzuweitenden Pilot-Bohrloches, welches unmittelbar vor dem Aufweiten mit einem geeigneten Gestaenge vorgebohrt wurde und das Aufweitgeraet an dieses Gestaenge angeschlossen ist,
  • Fig.3 innere Form eines Gehaeuses in einer 1. Variante,
  • Fig.4 innere Form eines Gehaeuses in einer 2. Variante,
  • Fig.5 innere Form eines Gehaeuses in einer 3. Variante,
  • Fig.6 aeussere Form eines Gehaeuses in einer 1. Variante [zylindrisch],
  • Fig.7 aeussere Form eines Gehaeuses in einer 2. Variante [tailliert],
  • Fig.8 aeussere Form eines Gehaeuses in einer 3. Variante [abgesetzt],
  • Fig.9 ein Daempfungselement,
  • Fig.10 Schneideinrichtung in externer Anordnung.
This goal can be achieved if the features of the characterizing part of claim 1 for the method and the features of the characterizing part of claim 7 for the device are realized according to the invention. In addition, the features of claims 2 to 6 and features 8 to 19 for the device can be carried out in the method. Further details and advantages of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the drawing. In this shows
  • 1 shows the situation of a pilot borehole to be expanded,
  • 2 shows the situation of a pilot borehole to be widened, which was pre-drilled with a suitable rod immediately before the widening and the widening device is connected to this rod,
  • 3 inner form of a housing in a first variant,
  • 4 internal form of a housing in a second variant,
  • 5 inner form of a housing in a third variant,
  • 6 outer form of a housing in a first variant [cylindrical],
  • Fig. 7 outer form of a housing in a second variant [tailored],
  • 8 external form of a housing in a third variant [removed],
  • 9 a damping element,
  • Fig.10 cutting device in external arrangement.

VERFAHRENMETHOD

Bei einer 1. Variante des Verfahrens wird ein im Erdreich 7 zwischen zwei Baugruben B vorhandenes Pilot-Bohrloch 10 aufgeweitet, indem von einer Seite des Pilot-Bohrloches 10 ein Aufweitgeraet 1 in das Pilot-Bohrloch eingetrieben wird [Fig. 1].In a first variant of the method, a pilot borehole 10 present in the soil 7 between two construction pits B is widened by driving an expanding device 1 into the pilot borehole from one side of the pilot borehole 10 [FIG. 1].

Bei einer 2. Variante des Verfahrens wird das Pilot-Bohrloch 10 in einem unmittelbar auf den Pilot-Bohrvorgang folgenden Arbeitsgang das aufgeweitete Bohrloch 9 hergestellt, indem an die Pilot-Bohreinrichtung fuer das Pilot-Bohrloch 10, beispielsweise ein Rohrgestaenge 21 mit einem Verdraengungs-Kopf, ein Aufweitgeraet 1 angeschlossen wird [Fig. 2]. Beim Zurueckziehen der Pilot-Bohreinrichtung aus dem Pilot-Bohrloch wird das Aufweitgeraet im Pilot-Bohrloch gefuehrt. Dabei kann auch ein statischer Zug auf das, vorzugsweise mit einem Daempfungeselement angeschlossene Aufweitgeraet von ca. 5 Tonnen aufgebrachtwerden. Durch seine schneidende und rammende Arbeitsweise weitet es das Pilot-Bohrloch auf. Dabei kann ein solches Pilot-Bohrloch 10 beispielsweise einen Durchmesser von 40 - 50 mm und das aufgeweitete Bohrloch einen Durchmesser von 160 - 200 mm aufweisen. Die Versorgung des Aufweitgeraetes mit der Schneidfluessigkeit kann dabei ebenfalls von der Pilot-Bohreinrichtung uebernommen werden.In a second variant of the method, the pilot borehole 10 is produced in an operation immediately following the pilot boring process, the widened borehole 9 by connecting, for example, a pipe rod 21 with a displacement pipe to the pilot borehole for the pilot borehole 10 Head, an expander 1 is connected [Fig. 2]. When the pilot drilling device is withdrawn from the pilot borehole, the expander is guided in the pilot borehole. A static train of about 5 tons, preferably connected with a damping element, can also be applied. With its cutting and ramming method of operation, it expands the pilot borehole. Such a pilot borehole 10 can have a diameter of 40-50 mm, for example, and the expanded borehole can have a diameter of 160-200 mm. The pilot drilling device can also supply the expanding device with the cutting fluid.

Beiden Verfahren gemeinsam ist, dass die Aufweitung des Pilot-Bohrloches 10 durch schlagende und schneidende, sowie das Erdreich 7 verdraengende Einwirkung auf dieses vorgenommen wird. Dabei wird zum Schneiden des Erdreichs unter Hochdruck stehende Schneidfluessigkeit verwendet. Bei diesen Verfahren kann ein Teil der zum Schneiden des Erdreichs zugefuehrten Schneidfluessigkeit zur Verminderung der Reibung zwischen Bohrlochwand und einzuziehendem Rohr verwendet werden.It is common to both methods that the pilot borehole 10 is widened by striking and cutting action and displacing the soil 7. High-pressure cutting fluid is used to cut the soil. In these methods, part of the cutting fluid supplied to cut the soil can be used to reduce the friction between the borehole wall and the pipe to be drawn in.

Bei dieser schneidenden Einwirkung wird Schneidfluessigkeit in an sich bekannter Weise unter hohem Druck durch Duesen eines Schneidgeraetes in das zu durchbohrende bzw. aufzuweitende Erdreich gepresst, wodurch dieses zerteilt wird und so besser durchbohrt bzw. aufgeweitet werden kann.With this cutting action, cutting fluid is pressed in a manner known per se under high pressure by jetting a cutting device into the soil to be drilled or widened, as a result of which it is divided and can thus be better drilled or widened.

VORRICHTUNGCONTRAPTION

Eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens nach Anspruch 1 kann vorzugsweise ein Rammaufweitgeraet, in Form einer Kurzramme 1, mit einer Schlageinrichtung 2 zu dessen selbstaendiger Vorwaertsbewegung sein, welche ein zylindrisches Gehaeuse 3 mit einem auf diesem sitzenden, vorderen Aufweitkopf 4 und einem im Inneren des Gehaeuses 3 stirnseitig aufprallenden Schlagkoerper 5 einer Schlageinrichtung 2 aufweist, wobei die einzelnen, zugehoerigen Baugruppen sind wie folgt ausgebildet. Die Schlageinrichtung 2 weist eine zylindrischen Gehaeuselaenge des Gehaeusemantels auf, welche kuerzer ist als der 4-fache Gehaeusedurchmesser.A device for carrying out the method according to claim 1 can preferably be a ram expansion device, in the form of a short ram 1, with a striking device 2 for its independent forward movement, which is a cylindrical housing 3 with a front expansion head 4 sitting thereon and one inside the housing 3 has impact body 5 of an impact device 2, the individual associated assemblies being designed as follows. The striking device 2 has a cylindrical housing length of the housing shell, which is shorter than 4 times the housing diameter.

Diese Schlageinrichtung 2 besitzt einen im als Zylinder ausgebildeten Gehaeuse 3 hin- und herbewegbaren, an seinem hinteren Ende hohlzylindrischen Schlagkolben 2.1 als Schlagkoerper, der mit Druckluft beaufschlagt ist und Steueroeffnungen 2.2 an seinem hinteren Ende aufweist. Seine Hin- und Her-Bewegung wird von einer teilweise in den Schlagkolben 2.1 ragenden Steuereinrichtung 6 mit Steuerkanten 6.1, welche mit den im Schlagkolben 2.1 angeordneten Steueroeffnungen 2.2 zusammwirken, dahingehend gesteuert, dass der Schlagkolben 2.1 in einer bestimmbaren Kadenz auf den vorderen Bereich 1.1 des Rammaufweitgeraetes 1 aufschlaegt und dadurch das Rammaufweitgeraet 1 im Erdreich 7 vorwaerts laeuft. Am hinteren Ende des Gehaeuses 3 ist eine Einrichtung 8 zum Anschliessen und Einziehen von Rohren in das aufgeweitete Bohrloch 9 angeordnet. Das Gehaeuse 3 ist mit einem Gehaeusedeckel 3.7 an seinem hinteren Ende verschlossen, wobei dieser Gehaeusedeckel 3.7 Abluftoeffnungen 3.8 aufweist und die Steuereinrichtung 6 sowie Leitungen des zweiten Speiseleitungsnetzes fuer die Druckluft traegt [Fig. 6].This percussion device 2 has a reciprocable in the housing 3 designed as a cylinder, at its rear end hollow cylindrical percussion piston 2.1 as percussion body, which is pressurized with compressed air and has control openings 2.2 at its rear end. Its back and forth movement is controlled by a control device 6 with control edges 6.1, which partially projects into the percussion piston 2.1, and which cooperate with the control openings 2.2 arranged in the percussion piston 2.1, in such a way that the percussion piston 2.1 hits the front area 1.1 of the Rammaufweitgeraetes 1 hits and thereby the Rammaufweitgeraet 1 runs forward in the soil 7. At the rear end of the housing 3, a device 8 for connecting and pulling pipes into the widened borehole 9 is arranged. The housing 3 is closed with a housing cover 3.7 at its rear end, this housing cover 3.7 having exhaust air openings 3.8 and carrying the control device 6 and lines of the second supply line network for the compressed air [FIG. 6].

Bei einer ersten Variante des inneren Aufbaues eines Gehaeuses sind in der Gehaeusewand Versorgungsleitungen als ein erstes Speiseleitungsnetz 11 fuer eine Schneidfluessigkeit, die einer Schneideinrichtung [13] zugefuehrt wird, vorgesehen, wobei dieses zum Anschluss an die Schneideinrichtung 13 einerseits und andererseits an eine Versorgungseinrichtung ausserhalb des Bohrloches, das auch die Druckluft fuer die Schlageinrichtung 2 liefert, eingerichtet ist. Ein zweites Speiseleitungsnetz 12 ist zum Anschluss an die Steuereinrichtung 6 einerseits und die Druckluftleitungen der Versorgungseinrichtung andererseits vorgesehen. [Fig. 3].In a first variant of the internal structure of a housing, supply lines are provided in the housing wall as a first feed line network 11 for a cutting fluid that is fed to a cutting device [13], this connecting to the cutting device 13 on the one hand and on the other hand to a supply device outside the Borehole, which also supplies the compressed air for the impact device 2, is set up. A second feed line network 12 is provided for connection to the control device 6 on the one hand and the compressed air lines of the supply device on the other hand. [Fig. 3].

Bei einer zweiten Variante des inneren Aufbaues eines Gehaeuses ist in Abwandlung der genannten ersten Variante ein erstes Speiseleitungsnetz 11 fuer eine Schneidfluessigkeit nicht im Gehaeuse selbst, sondern nur im Aufweitkopf fuer die im Aufweitkopf integrierte Schneideinrichtung 13 und eine Zuleitung zu einer oder mehreren Schmierduesen vorgesehen. Dieses erstes Speiseleitungsnetz 11 ist mit Mitteln zum Anschluss an ein dem Aufweitkopf 4 vorgeschaltetes Geraet, beispielsweise einem Pilot-Bohrgeraet oder einem Schneideinrichtung 13, an dieses angeschlossen. Ein zweites Speiseleitungsnetz 12 ist zum Anschluss an die Steuereinrichtung 6 einerseits und die Druckluftleitungen der Versorgungseinrichtung des Aufweitgeraetes andererseits vorgesehen und im hinteren Teil des Aufweitgeraetes angeordnet [Fig. 4].In a second variant of the internal structure of a housing, in a modification of the first variant mentioned, a first feed line network 11 for a cutting fluid is not provided in the housing itself, but only in the expanding head for the cutting device 13 integrated in the expanding head and a feed line to one or more lubricating nozzles. This first feed line network 11 is connected to this by means of connection to a device upstream of the expansion head 4, for example a pilot drilling device or a cutting device 13. A second feed line network 12 is provided for connection to the control device 6 on the one hand and the compressed air lines of the supply device of the expander on the other and is arranged in the rear part of the expander [Fig. 4].

Bei einer dritten Variante des inneren Aufbaues eines Gehaeuses ist in Abwandlung der genannten zweiten Variante das im wesentliche zylindrische Gehaeuse als ein DoppelrohrGehaeuse 3 ausgebildet, welches geeignet an den Aufweitkopf 4 angeschlossen, vorzugsweise angeschweisst, ist und an seinem hinteren Ende durch den Doppelrohraufbau eine Ringduese fuer die Schmierfluessigkeit enthaelt. Dabei sind die beiden Gehaeuserohre 3.1,3.2 an geeigneten Stellen mit Distanzstuecken 3.3 aneinander abgestuetzt [Fig. 5].In a third variant of the internal structure of a housing, in a modification of the second variant mentioned, the essentially cylindrical housing is designed as a double-tube housing 3, which is suitably connected to the expansion head 4, preferably welded on, and at the rear end of which is an annular nozzle for the double-tube structure the lubricating fluid contains. The two housing tubes 3.1, 3.2 are supported at suitable points with spacers 3.3 [Fig. 5].

Bei einer ersten Variante der aeusseren Form eines Gehaeuses ist das Gehaeuse als ein zylindrisches Gehaeuse 3 ausgebildet [Fig. 6].In a first variant of the outer shape of a housing, the housing is designed as a cylindrical housing 3 [Fig. 6].

Bei einer zweiten Variante der aeusseren Form eines Gehaeuses ist das im wesentlichen zylindrische Gehaeuse als ein tailliertes Gehaeuse 3 ausgebildet, bei welchem an beiden Gehaeuseenden Fuehrungskraenze 3.4 angeordnet sind und zwischen diesen ein taillierter Abschnitt 3.5 zur Erleichterung der Kurvengaengigkeit vorgesehen ist [Fig. 7].In a second variant of the outer shape of a housing, the essentially cylindrical housing is designed as a waisted housing 3, in which guiding rims 3.4 are arranged on both housing ends and a waisted section 3.5 is provided between them to facilitate cornering [Fig. 7].

Bei einer dritten Variante der aeusseren Form eines Gehaeuses ist das im wesentlichen zylindrische Gehaeuse als ein abgesetztes Gehaeuse 3 ausgebildet, bei welchem am vorderen Gehaeuseende ein Fuehrungskraenz 3.4 angeordnet ist und anschliessend an diesen ein im Durchmesser kleinerer, abgesetzter Bereich 3.6 des Gehaeuses anschliesst, welcher zur Erleichterung der Kurvengaengigkeit vorgesehen ist [Fig. 8].In a third variant of the outer shape of a housing, the essentially cylindrical housing is designed as a stepped housing 3, in which a guide wedge 3.4 is arranged at the front end of the housing and then a region 3.6 of the housing with a smaller diameter adjoins this, which for Relief of cornering is provided [Fig. 8th].

Der Aufweitkopf 4 ist zur Aufnahme eines Teils der Schlageinrichtung 2 als ein Hohlkopf 4.1 ausgebildet. Er ist mit dem Gehaeuse 3 der Schlageinrichtung 2 fest verbunden, vorzugsweise verschweisst, wobei die Verbindungsstelle bzw. die Schweissnaht hinter einer stirnseitig angeordneten Aufprallstelle 4.2 des Schlagkoerpers 5 liegt. Bei dieser Aufnahme eines Teiles der Schlageinrichtung 2 ragt der Schlagkolben 2.1 der Schlageinrichtung 2 temporaer oder permanant mit einem Teil seiner Laenge in den Hohlkopf [Fig. 4, 5].The expanding head 4 is for receiving a part of the impact device 2 as a hollow head 4.1 educated. It is firmly connected to the housing 3 of the impact device 2, preferably welded, the connection point or the weld seam being located behind an impact point 4.2 of the impact body 5 arranged on the end face. When this part of the striking device 2 is received, the striking piston 2.1 of the striking device 2 protrudes temporarily or permanently with part of its length into the hollow head [FIG. 4, 5].

Die Schneideinrichtung 13 ist in einer ersten Variante vor dem Aufweitkopf 4 angeordnet und mit diesem verbunden, vorzugsweise verschraubt. Diese Schneideinrichtung 13 weist zwischen einer vorderen und einer hinteren Anschlusseinrichtung 13.1 bzw. 13.2, vorzugsweise entsprechende Teile von Rohrverschraubungen 13.1.1, 13.2.1, insbesondere Ueberwurfmutter-Rohrverschraubungen 13.1.1, 13.2.1, einen mittleren Schneidteil 13.3 auf, welcher im Bereich seiner Oberflaeche in geeignete Richtungen weisende Mittel 15 der Schneideinrichtung 13 zum Austritt von Schneidfluessigkeit unter hohem Druck, welche vorzugsweise im wesentlichen nach vorne, im wesentlichen nach hinten und im wesentlichen radial gerichtet sind und an den Enden von internen Leitungskanaelen 13.4, die mit einem zentralen Speisekanal 13.5 verbunden sind, besitzt. Der zentrale Speisekanal 13.5 ist mittels der Rohrverschraubungen 13.1.1, 3.2.1 an externe Schneidfluessigkeitskreise, beispielsweise eines Pilot-Bohrgeraetes 14 oder des Aufweitgeraetes 1 angeschlossen. Dabei kann auch das Autweitgeraet mittels der Schneideinrichtung 13 an das Pilot-Bohrgeraet 14 angeschlossen sein [Fig. 10].In a first variant, the cutting device 13 is arranged in front of the expansion head 4 and connected to it, preferably screwed. This cutting device 13 has between a front and a rear connection device 13.1 or 13.2, preferably corresponding parts of pipe fittings 13.1.1, 13.2.1, in particular union nut pipe fittings 13.1.1, 13.2.1, a central cutting part 13.3, which is in the area means 15 of the cutting device 13 of its cutting surface 13 for the discharge of cutting fluid under high pressure pointing in suitable directions, which are preferably directed essentially forward, substantially rearward and essentially radially and at the ends of internal conduit channels 13.4, which have a central feed channel 13.5 are connected. The central feed channel 13.5 is connected by means of the pipe fittings 13.1.1, 3.2.1 to external cutting fluid circuits, for example a pilot drilling device 14 or the expansion device 1. The automatic device can also be connected to the pilot drilling device 14 by means of the cutting device 13 [FIG. 10].

In einer zweiten Variante kann die Schneideinrichtung 13 im Aufweitkopf 4 integriert angeordnet sein. In der Schneideinrichtung 13 sind die internen Leitungskanaele 13.4 zur Weiterleitung der Schneidfluessigkeit zu Mitteln zum Austritt von Schneidfluessigkeit unter hohem Druck im Aufweitkopf 4, vorgesehen, wobei diese Fluessigkeitsleitungen an entsprechende Leitungen eines Speiseleitungsnetzes des zylindrischen Gehaeuses 3 angeschlossen sind [Fig. 4, 5].In a second variant, the cutting device 13 can be arranged integrated in the expansion head 4. In the cutting device 13, the internal conduit channels 13.4 are provided for forwarding the cutting fluid to means for exiting cutting fluid under high pressure in the expansion head 4, these fluid lines being connected to corresponding lines of a feed line network of the cylindrical housing 3 [Fig. 4, 5].

In beiden Faellen sind die Mittel 15 der Schneideinrichtung 13 zum Austritt von Schneidfluessigkeit unter hohem Druck duesenfoermige Oeffnungen 15.1, welche als Dueseneinsatzstuecke 15.1.1 ausgebildet sind und am freien Ende der internen Leitungskanaele 13.4 der Schneideinrichtung 13 eingesetzt sind. Die Dueseneinsatzstuecke 15.1.1 sind vorzugsweise aus Industrieedelsteinen gefertigt. Dabei weist die Achsenrichtung wenigstens eines Teiles der duesenfoermigen Oeffnungen 15.1 wenigstens teilweise in Vortriebsrichtung des Bohrloches, d.h. mit einer Richtungskomponente nach vorne. Es ist aber auch moeglich, die Achsenrichtung einige der duesenfoermigen Oeffnungen 15.1 wenigstens teilweise entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung des Bohrloches, d.h. mit einer Richtungskomponente nach hinten, weisen zu lassen.In both cases, the means 15 of the cutting device 13 for exiting cutting fluid under high pressure are nozzle-shaped openings 15.1, which are designed as nozzle insert pieces 15.1.1 and are used at the free end of the internal conduit channels 13.4 of the cutting device 13. The nozzle insert pieces 15.1.1 are preferably made of industrial gemstones. The axis direction points at least a part of the nozzle-shaped openings 15.1 at least partially in the direction of advance of the borehole, ie with a directional component to the front. However, it is also possible to have the axis direction of some of the nozzle-shaped openings 15.1 at least partially opposite to the direction of advance of the borehole, ie with a directional component to the rear.

Am hinteren Ende des Autweitgeraetes 1 ist wenigstens eine Schmierduese 16 zum Austritt von Schneidfluessigkeit an die Mantelseite des vom Aufweitgeraet 1 eingezogenen Rohres zur Schmierung von dessen Einzugsbewegung vorgesehen. Die Schmierfluessigkeit ist ein Teil der Schneidfluessigkeit und wird aus dem ersten Speiseleitungsnetz 11 durch eine die Schmierduese 16 mit dem ersten Speiseleitungsnetz verbindende Schmierleitung 17 zugefuehrt. Diese Schmierduese [1 kann auch als eine Ringduese ausgebildet sein und sich praktisch ueber den gesamten Umfang des hinteren Endes des Gehaeuses erstrecken [Fig. 5].At the rear end of the automatic device 1 there is at least one lubricating nozzle 16 for the discharge of cutting fluid to the jacket side of the tube drawn in by the expanding device 1 for the lubrication of its retraction movement. The lubricating fluid is part of the cutting fluid and is supplied from the first feed line network 11 through a lubrication line 17 connecting the lubricating nozzles 16 to the first feed line network. This lubricating nozzle [1 can also be designed as a ring nozzle and extend practically over the entire circumference of the rear end of the housing [Fig. 5].

Es ist moeglich, das Aufweitgeraet mit einem Pilot-Bohrgeraet 14 durch ein Daempfungselement 18 zu verbinden. Das Pilot-Bohrgeraet kann ein statisches Pilot-Bohrgeraet 14 bekannter Bauart sein und aus einem Rohrgestaenge 21, sowie einerseits einem an dieses angeschlossenen Verdraegungskopf 20 mit integrierten Hochdruckschneidduesen und andererseits einer angeschlossenen Versorgungs- und Druckeinrichtung [nicht dargesetellt] zur Aufbringung des noetigen statischen Druckes zum Vorwaertstreiben des Pilot-Bohrgeraetes 14 im Erdreich bestehen. Dabei ist das Aufweitgeraet 1 auch an die Schneidfluessigkeitsleitung des Pilot-Bohrgeraetes 14 angeschlossen.It is possible to connect the expanding device to a pilot drilling device 14 by means of a damping element 18. The pilot drilling device can be a static pilot drilling device 14 of known design and consists of a pipe string 21, and on the one hand a digesting head 20 connected to it with integrated high-pressure cutting nozzles and, on the other hand, a connected supply and pressure device [not shown] for applying the required static pressure Driving the pilot drill 14 exist in the ground. The expanding device 1 is also connected to the cutting fluid line of the pilot drilling device 14.

Das Daempfungselement 18 ist vorzugsweise ein hydraulisch wirkendes Daempfungsglied. Es ist erforderlich, wenn das Aufweitgeraet an ein auf dem Rueckzug befindliches Pilot-Bohrgeraet angeschlossen ist und besteht aus einem Zylinder 18.3, der an das Aufweitgeraet 1, beispielsweise mit einer Rohrverschraubung 19, anschliessbar ist und in seinem Innern einen Kolben 18.1 enthaelt, der, wie seine Kolbenstange 18.2, eine zentrale Bohrung 18.5 aufweist. Die Kolbenstange ist ebenfalls mittels einer Rohrverschraubung 19 an ein Pilot-Bohrgeraet 14 anschliessbar. Zwischen Kolben 18.1 und Zylinder 18.3 ist eine Druckfeder 18.6 eingespannt. Ausserdem sind im Kolben 18.1 Verbindungsbohrungen 18.4 zur Verbindung der beiden Zylinderraeume 18.3.1, 18.3.2 vorgesehen, welche als Daempferbohrungen dienen, indem durch sie die im Zylinder 18.3 enthaltende Schneidfluessigkeit bei jedem Schlag des rammenden Autweitgeraetes 1 vom einen Zylinderraum unter Daempfung des Schlages vom Aufweitgeraet in den anderen Zylinderraum gepresst wird. Bei einer solchen Ausbildung des Daempfungselementes 18 wird auf die Kolbenstange 18.2 ein stetiger Zug vom Pilot-Bohrgeraet 14 ausgeuebt, welches sich in seiner Ruckzugsphase aus der Pilot-Bohrung 10 befindet. Ein solches Daempfungsglied wird benoetigt, damit die Schlaege der Kurzramme moeglichst nicht auf das Pilot-Bohrgeraet 14 uebertragen werden und dieses vor Zerstoerung bewahrt wird [Fig. 9].The damping element 18 is preferably a hydraulically acting damping element. It is necessary if the expansion device is connected to a pilot drilling device in retreat and consists of a cylinder 18.3, which can be connected to the expansion device 1, for example with a pipe screw connection 19, and contains a piston 18.1 inside, which, like its piston rod 18.2, has a central bore 18.5. The piston rod can also be connected to a pilot drilling device 14 by means of a pipe screw connection 19. A compression spring 18.6 is clamped between piston 18.1 and cylinder 18.3. In addition, connection bores 18.4 are provided in the piston 18.1 for connecting the two cylinder spaces 18.3.1, 18.3.2, which serve as damper bores, by means of which the cutting fluid contained in the cylinder 18.3 passes through each time the ram is struck Autweitgeraetes 1 from one cylinder chamber is pressed into the other cylinder chamber while damping the blow from the expansion unit. With such a design of the damping element 18, a constant pull is exerted on the piston rod 18.2 by the pilot drilling device 14, which is in its retraction phase from the pilot bore 10. Such a damping element is required so that the strikes of the short rams are as far as possible not transmitted to the pilot drilling device 14 and this is prevented from being destroyed [Fig. 9].

Mit den oben genannten Baugruppen oder modifizierten Ausfuehrungen derselben sind diverse Varianten von Aufweitgeraeten herstellbar, insbesondere die folgenden:With the above-mentioned modules or modified versions of them, various variants of expansion devices can be produced, in particular the following:

Bei einem Aufweitgeraet 1 erster Art [Fig. 3] ist ein Gehaeuse in einer ersten Variante des inneren Aufbaues vorgesehen, welches eine wie oben beschriebene Schlageinrichtung 2 enthaelt, die mit ihrem zweiten Leitungsnetz an die Druckluftleitungen der Versorgungseinrichtung des Aufweitgeraetes 1 angeschlossen ist. Die Kopfspitze des Aufweitgeraetes 1 ist an ein Schneideinrichtung 13 angeschlossen, dessen Versorgung mit Schneidfluessigkeit von der Versorgungseinrichtung des Aufweitgeraetes 1 durch das Gehaeuse erfolgt.In an expansion device 1 of the first type [Fig. 3], a housing is provided in a first variant of the inner structure, which contains a striking device 2 as described above, which is connected with its second line network to the compressed air lines of the supply device of the expanding device 1. The tip of the expander 1 is connected to a cutting device 13, the supply of cutting fluid from the supply device of the expander 1 through the housing.

Bei einem Aufweitgeraet 1 zweiter Art [Fig. 4] ist ein Gehaeuse in einer zweiten Variante des inneren Aufbaues vorgesehen, welches eine wie oben beschriebene Schlageinrichtung 2 enthaelt, die mit ihrem zweiten Leitungsnetz an die Druckluftleitungen der Versorgungseinrichtung des Aufweitgeraetes angeschlossen ist. Das erste Leitungsnetz des Gehaueses ist via die Kopfspitze des Aufweitgeraetes 1 an ein Daempfungselement 18 und dieses an ein Pilot-Bohrgestaenge eines Pilot-Bohrgeraetes 14 angeschlossen, von welchem auch die Versorgung mit Schneidfluessigkeit erfolgt.In an expansion device 1 of the second type [Fig. 4], a housing is provided in a second variant of the inner structure, which contains an impact device 2 as described above, which is connected with its second line network to the compressed air lines of the supply device of the expander. The first line network of the housing is connected via the head tip of the expander 1 to a damping element 18 and this to a pilot drill pipe of a pilot drill device 14, from which the cutting fluid is also supplied.

Bei einem Autweitgeraet 1 dritter Art [Fig. 5] ist ein Gehaeuse in einer dritten Variante des inneren Aufbaues vorgesehen, welches eine wie oben beschriebene Schlageinrichtung 2 enthaelt, die mit ihrem zweiten Leitungsnetz an die Druckluftleitungen der Versorgungseinrichtung des Autweitgeraetes angeschlossen ist. Das erste Leitungsnetz des Gehaueses ist via die Kopfspitze des Aufweitgeraetes 1 an ein Daempfungselement 18 und dieses an ein Pilot-Bohrgestaenge eines Pilot-Bohrgeraetes 14 angeschlossen, von welchem auch die Versorgung mit Schneidfluessigkeit erfolgt.In a third-party automatic device 1 [Fig. 5], a housing is provided in a third variant of the inner structure, which contains a striking device 2 as described above, which is connected with its second line network to the compressed air lines of the supply device of the automatic unit. The first line network of the housing is connected via the head tip of the expander 1 to a damping element 18 and this to a pilot drill pipe of a pilot drill 14, from which the cutting fluid is also supplied.

WIRKUNGSWEISEHOW IT WORKS

Bei der ersten Variante des Verfahrens treibt sich das rammende und schneidende Aufweitgeraet in ein vorhandenes Pilot-Bohrloch 10 und weitet dadurch, unter Verdraengung des Erdreiches, zufolge seines groesseren Durchmessers gegenueber dem Pilot-Bohrloch, dieses auf.In the first variant of the method, the ramming and cutting expansion device drives into an existing pilot borehole 10 and thereby expands the earth compared to the pilot borehole due to its larger diameter due to its larger diameter.

Beim Verfahren nach der zweiten Variante hingegen treibt sich das rammende und mit einem Pilot-Bohrgeraet 14 an seiner Spitze mittels eines Daempfungselement 18 verbundene Aufweitgeraet in ein Pilot-Bohrloch 10 zwischen zwei Baugruben ein. Dabei zieht das Pilot-Bohrgeraet 14, welches aus dem Pilot-Bohrloch 10 zurueckgezogen wird, zusaetzlich mit einem Zug von ca. 5 Tonnen am Aufweitgeraet 1. Zufolge seines groesseren Durchmessers gegenueber dem Pilot-Bohrloch 10 wird dieses aufgeweitet.In the method according to the second variant, on the other hand, the ramming expansion device, which is connected to a pilot drilling device 14 at its tip by means of a damping element 18, drives itself into a pilot drilling hole 10 between two construction pits. The pilot drill 14, which is withdrawn from the pilot bore 10, additionally pulls the expander 1 with a pull of approximately 5 tons. As a result of its larger diameter compared to the pilot bore 10, the latter is expanded.

Da an das rammende Aufweitgeraet das einzuziehende Rohr angschlossen werden kann, wird dieses nicht nur ebenfalls im gleichen Arbeitsgang wie das Aufweiten eingezogen, sondern es kann zufolge der ruckartigen Bewegungen leichter, und somit auch ueber eine groessee Laenge, eingezogen werden als mit den bekannten Verfahren, insbesondeere mit den mit statischem Zug arbeitenden Aufweitverfahren. Diese Zusammenfassung zu einem Arbeitsgang auch ueber groessere Lanegen als bisher erspart enorm viel Arbeitszeit und auch Geraetschaft sowie Bedienungspersonal. Dadurch kann ein Rohr wesentlich billiger eingezogen werden als bisher mit den bekannten Verfahren und bekannten Geraeten.Since the pipe to be pulled in can be connected to the ramming widening device, it is not only pulled in in the same operation as the widening, but it can also be pulled in more easily, and thus also over a longer length, than with the known methods due to the jerky movements. in particular with the expansion methods using static pull. This summary of one operation, even over larger areas, saves a great deal of working time and also equipment and operating personnel. As a result, a pipe can be drawn in much more cheaply than hitherto with the known methods and known devices.

Durch die Kombination des Rammens und des Schneidens des Erdreiches wird die Vortriebsleistung wesentlich erhoeht und es kann auch noch in sehr harten und mit Gesteinseinschluessen durchsetzten Boeden, welche mit den bisher ueblichen statischen [stossenden und ziehenden] Methoden nicht mehr oder nur sehr schlecht und aufwendig bearbeitet werden konnten, gearbeitet werden. Damit wird nicht nur die Leistungsfaehigkeit und so die Wirtschafltichkeit, sondern auch die technische Anwendbarkeit wesentlich erweitert.The combination of ramming and cutting the soil increases the driving performance significantly and it can also be used in very hard soils and rock interspersed soils, which are no longer or only very poorly and laboriously worked with the previously common static [pushing and pulling] methods could be worked. This not only significantly increases the performance and thus the economic viability, but also the technical applicability.

Das Aufweitgeraet in Form der Kurzramme kann zufolge seiner gegenueber normalen Rammbohrgeraeten kurzen Bauweise auch Kruemmungen des Pilot-Bohrloches problemlos folgen. Durch seine schlagende Arbeitsweise ist es auch im Stande, groessere Gesteinseinschluesse, welche benachbart zum Pilot-Bohrloch liegen, zu zertruemmern oder zur Seite zu schlagen. Insbesondere in den Ausfuehrungsformen mit dem taillierten oder abgesetzten Gehaeuse ist eine besonders gute Kurvengaengikeit auch fuer engere Radien gegeben.The expansion device in the form of short rams can also follow the bores of the pilot hole without any problems due to its short construction compared to normal ram boring machines. Due to its striking mode of operation, it is also able to smash larger rock inclusions, which are adjacent to the pilot borehole To hit side. Particularly in the versions with the waisted or offset housing, there is particularly good cornering ability even for smaller radii.

Das schneidene und rammende Aufweitgeraet, in jeder der Varianten mit integrieter Schneideinrichtung, mit vorgesetzter Schneideinrichtung, mit der Versorgung nur von hinten, der Versorgung von hinten und von vorne, mit einer Ringduese als Schmierduese, mit einzelnen Schnierduesen usw., wird durch die Druckluft der Versorgungseinrichtung des Aufweitgeraetes wie eine nur in einer Richtung laufende Erdramme mit einer durch die Steuergeometrie der zur Schlageinrichtung gehoerenden Steuereinrichtung festlegbaren Kadenz betrieben.The cutting and ramming expansion device, in each of the variants with an integrated cutting device, with a cutting device in front, with the supply only from behind, the supply from behind and from the front, with a ring nozzle as a lubricating nozzle, with individual cutting nozzles etc., is caused by the compressed air Supply device of the expander is operated like a one-direction earth ram with a cadence that can be determined by the control geometry of the control device belonging to the striking device.

Gleichzeitig mit der rammenden Bewegung wird eine Schneidfluessigkeit, von einem von der jeweiligen Verfahrensvariante abhaengigen Versorgungseinrichtung [der Versorgungseinrichtung fuer das Pilot-Bohrgeraet oder der Versorgungseinrichtung des Aufweitgeraetes selbst], dem Aufweitgeraet zugefuehrt und unter extrem hohem Druck aus den Schneidduesen der Schneideinrichtung in das Erdreich gepresst und dieses damit zerschnitten. Dadurch lassen sich auch Gesteinseinschluesse schneiden und nachfolgend durch die schlagende Bewegung des Rammens zertruemmern. Durch die Schmierung der Oberflaeche des einzuziehenden Rohres wird auch bei grossen Rohrlaengen die meiste Energie fuer den Vortrieb verwendet und nicht fuer das Einziehen des Rohres verbraucht. Daher koennen auch sehr lange Rohrleitungen wirtschaftlicher als bisher eingezogen werden. Dies erspart die Ruestarbeiten, indem weniger Baugruben fuer die einzelnen Abschnitte ausgehoben werden muessen, weil diese Abschnitte laenger sein koennen. Die bei rein statischem Zug oder Druck bestehende Gefahr, dass die auf das einzuziehende Rohr angreifenden grossen Mantelreibungskraefte zufolge des umgebenden Erdreiches nicht mehr ueberwunden werden koennen, ist damit eliminiert.Simultaneously with the ramming movement, a cutting fluid is supplied to the expanding device by a supply device [the supply device for the pilot drilling device or the supply device of the expanding device itself] which is dependent on the respective process variant and is pressed into the soil from the cutting device of the cutting device under extremely high pressure and cut it up with it. This also allows rock inclusions to be cut and subsequently smashed by the striking movement of the ramming. By lubricating the surface of the pipe to be pulled in, even with large pipe lengths, most of the energy is used for the jacking and is not used for pulling in the pipe. Therefore, very long pipelines can be pulled in more economically than before. This saves the set-up work, since fewer excavation pits have to be excavated for the individual sections, because these sections can be longer. This eliminates the risk associated with purely static tension or pressure that the large jacket friction forces acting on the pipe to be pulled in can no longer be overcome due to the surrounding soil.

Claims (19)

Verfahren zum Aufweiten eines geraden oder gekruemmten Pilot-Bohrloches und nachfolgendem Einziehen eines Rohres mit einem Aufweitgeraet, dadurch gekennzeichnet, dass das Pilot-Bohrloch [10] schlagend und schneidend, sowie das Erdreich verdraengend aufgeweitet wird.Method for expanding a straight or curved pilot borehole and then pulling in a pipe with an expanding device, characterized in that the pilot borehole [10] strikes and cuts, and the soil is displaced displacing. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusaetzlich ein Zug auf das Autweitgeraet [1] ausgeubt wird.A method according to claim 1, characterized in that a train is additionally exerted on the automatic device [1]. Verfahren nach einem der Ansprueche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schneiden des Erdreiches unter Hochdruck stehende Schneidfluessigkeit verwendet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that high-pressure cutting fluid is used to cut the soil. Verfahren nach einem der Ansprueche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Schneiden des Erdreiches unter Hochdruck stehende Schneidfluessigkeit mittelbar oder unmittelbar vor dem momentanen Aufweitbereich ausgetragen wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cutting fluid which is under high pressure for cutting the soil is discharged indirectly or immediately before the current expansion area. Verfahren nach einem der Ansprueche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Schneiden des Erdreiches unter Hochdruck stehende Schneidfluessigkeit mittelbar oder unmittelbar vor dem momentanen Aufweitbereich und in diesem ausgetragen wird.Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that the cutting fluid which is under high pressure for cutting the soil is discharged indirectly or immediately before and in the current expansion area. Verfahren nach einem der Ansprueche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der zum Schneiden des Erdreichs zugefuehrten Schneidfluessigkeit zur Verminderung der Reibung zwischen Bohrlochwand und einzuziehendem Rohr verwendet wird.Method according to one of claims 3 - 5, characterized in that a part of the cutting fluid supplied for cutting the soil to reduce the Friction between the borehole wall and the pipe to be pulled in is used. Aufweitgeraet zur Durchfuehrung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus einem zylindrischen Gehaeuse mit vorderem Aufweitkopf und einer Antriebseinrichtung zur Vorwaertsbewegung im Erdreich sowie einer Einrichtung zum Anschliessen und Einziehen von Rohren in das aufgeweitete Bohrloch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine Schlageinrichtung [2] zur selbstaendigen Vorwaertsbewegung des Aufweitgeraetes ist, welche einen im Inneren des Gehaeuses [3] stirnseitig aufprallenden Schlagkoerper [5] aufweist, wobei die Schlageinrichtung [2] ein im wesentlichen zylindrisches Gehaeuse mit einer zylindrischen Gehaeuselaenge aufweist, welche kuerzer ist als der 4-fache Gehaeusedurchmesser, dass der Aufweitkopf [4] zur wenigstens temporaeren Aufnahme eines Teils der Schlageinrichtung als ein Hohlkopf [4.1] ausgebildet ist und dass eine Schneideinrichtung [13] vorgesehen ist, welche Mittel [15] zum Austritt von Schneidfluessigkeit mit hohem Druck aufweist und im Bereich des Aufweitkopfes [4] angeordnet ist.Expanding device for carrying out the method according to claim 1 consisting of a cylindrical housing with a front expanding head and a drive device for forward movement in the ground as well as a device for connecting and pulling pipes into the expanded borehole, characterized in that the drive device has an impact device [2] for independent use Forward movement of the expander is, which has a striking body [5] impacting on the face inside the housing [3], the striking device [2] having an essentially cylindrical housing with a cylindrical housing length which is shorter than 4 times the housing diameter that the expanding head [4] is designed as a hollow head [4.1] for at least temporarily receiving a part of the striking device and that a cutting device [13] is provided which has means [15] for the discharge of cutting fluid at high pressure and in the area of the Au fweitkopfes [4] is arranged. Aufweitgeraet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel [15] der Schneideinrichtung [13] zum Austritt von Schneidfluessigkeit mit hohem Druck als wenigstens eine duesenfoermige Oeffnung [15.1] am freien Ende von internen Leitungskanaelen [13.4] ausgebildet sind.Expansion device according to claim 7, characterized in that the means [15] of the cutting device [13] for the discharge of cutting fluid with high pressure are designed as at least one nozzle-shaped opening [15.1] at the free end of internal conduit channels [13.4]. Aufweitgeraet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung [13] vor dem Aufweitkopf [4] angeordnet und mit diesem verbunden ist.Expanding device according to claim 8, characterized in that the cutting device [13] is arranged in front of the expanding head [4] and is connected to it. Aufweitgeraet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung [13] im Aufweitkopf [4] integriert angeordnet ist.Expanding device according to claim 8, characterized in that the cutting device [13] is arranged integrated in the expanding head [4]. Aufweitgeraet nach Anspruch 8 oder 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenrichtung jeder duesenfoermigen Oeffnung [15.1] wenigstens teilweise in Vortriebsrichtung des Bohrloches weist.Expansion device according to claim 8 or 9 or 10, characterized in that the axis direction of each nozzle-shaped opening [15.1] points at least partially in the direction of advance of the borehole. Aufweitgeraet nach Anspruch 8 oder 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsenrichtung jeder duesenfoermigen Oeffnung [15.1] wenigstens teilweise entgegengesetzt zur Vortriebsrichtung des Bohrloches weist.Expansion device according to claim 8 or 9 or 10, characterized in that the axis direction of each nozzle-shaped opening [15.1] is at least partially opposite to the direction of advance of the borehole. Aufweitgeraet nach Anspruch 8 oder 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet dass die Achsenrichtungen der duesenfoermigen Oeffnung (15.1) teilweise annaehernd entgegengesetzt zur und teilweise annaehernd in Vortriebsrichtung des Bohrloches sowie teilweise radial zum Bohrloch weisen.Expanding device according to claim 8 or 9 or 10, characterized in that the axial directions of the nozzle-shaped opening (15.1) point partly approximately opposite to and partly approximately in the direction of advance of the borehole and partly radially to the borehole. Aufweitgeraet nach Anspruch 8 oder 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitkopf [4] mit dem Gehaeuse [3] der Schlageinrichtung [2] verschweisst ist, wobei die Schweissnaht hinter einer stirnseitigen Aufprallstelle [4.2] des Schlagkoerpers [5] angeordnet ist.Expander according to claim 8 or 9 or 10, characterized in that the expander head [4] is welded to the housing [3] of the impact device [2], the weld seam being arranged behind an impact point [4.2] on the face of the impact body [5]. Aufweitgeraet nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufweitkopf [4] an seinem freien Ende Mittel zum Anschluss an weitere Geraete, insbesondere Hochdruckleitungen fuer die Schneidfluessigkeit, aufweist.Expander according to Claim 14, characterized in that the expander head [4] has means at its free end for connection to further appliances, in particular high-pressure lines for the cutting fluid. Aufweitgeraet nach Anspruch 7 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Ende des Aufweitgeraetes [1] wenigstens eine Schmierduese [16] zum Austritt von Schneidfluessigkeit an die Mantelseite des vom Aufweitgeraet [1] eingezogenen Rohres zur Schmierung der Einzugsbewegung vorgesehen ist.Expanding device according to claims 7-14, characterized in that at the rear end of the expanding device [1] at least one lubricating nozzle [16] is provided for the discharge of cutting fluid on the jacket side of the tube drawn in by the expanding device [1] for lubricating the pulling-in movement. Aufweitgeraet nach Anspruch 7 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das im wesentlichen zylindrische Gehaeuse ein tailliertes Gehaeuse [3], mit an beiden Gehaeuseenden angeordneten Fuehrungskraenzen [3.4] und einem dazwischen liegenden taillierten Abschnitt [3.5] zur Erleichterung der Kurvengaengigkeit ist.Expanding device according to claims 7-15, characterized in that the essentially cylindrical housing is a waisted housing [3], with guiding rims [3.4] arranged on both housing ends and a waisted section [3.5] in between to facilitate cornering. Aufweitgeraet nach Anspruch 7 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Aufweitgeraet ein Pilot-Bohrgeraet [14] verbunden ist, wobei zwischen beiden ein Daempfungselement [18] angeordnet ist.Expanding device according to claims 7-16, characterized in that a pilot drilling device [14] is connected to the expanding device, a damping element [18] being arranged between the two. Aufweitgeraet nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Versorgungsleitungen fuer das Pilot-Bohrgeraet [14] an das Aufweitgeraet [1] anschliessbar sind.Expanding device according to claim 17, characterized in that supply lines for the pilot drilling device [14] can be connected to the expanding device [1].
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