EP3719246B1 - Verfahren zum erstellen einer bohrung im boden und bohrgerät hierfür - Google Patents

Verfahren zum erstellen einer bohrung im boden und bohrgerät hierfür Download PDF

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EP3719246B1
EP3719246B1 EP19167137.9A EP19167137A EP3719246B1 EP 3719246 B1 EP3719246 B1 EP 3719246B1 EP 19167137 A EP19167137 A EP 19167137A EP 3719246 B1 EP3719246 B1 EP 3719246B1
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EP
European Patent Office
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boring
drilling
boring tool
tool
bore
Prior art date
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EP19167137.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3719246A1 (de
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Werner Dipl-Ing. KORHERR
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/EP2020/057304 priority patent/WO2020200770A1/de
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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
    • E21B7/003—Drilling with mechanical conveying means
    • E21B7/005—Drilling with mechanical conveying means with helical conveying means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/06—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers for observation while placing
    • 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
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/04—Measuring depth or liquid level

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a borehole in the ground with a drilling device, in which a drill rod is driven in rotation, to the lower end of which a first drilling tool is detachably attached via a connecting device, wherein a drilling depth is detected by means of a measuring device, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a drilling device with a rotatably driven drill rod and a drilling tool which is fastened to the drill rod via a connecting device, according to the preamble of claim 12.
  • Drilling equipment for creating a borehole in the ground with a drilling tool at the lower end of a drill rod has been known for a long time.
  • a drilling depth is usually determined by determining the travel path of a drilling equipment carriage along a mast.
  • a uniform drilling tool is used, such a relative measurement of the travel path of the drilling carriage allows a largely reliable conclusion to be drawn about a drilling depth.
  • the resulting measurement inaccuracies were taken into account when designing a borehole by providing sufficient design safety, i.e. by providing certain over-dimensions.
  • the invention is based on the object of specifying a method for creating a borehole in the ground and a drilling device with which a borehole can be created particularly precisely.
  • the method according to the invention is characterized in that the drilling tool is initially placed on a reference surface and that this position is used as a reference height of the measuring device, that in the course of creating the bore a first drilling tool is removed and at least one second drilling tool is attached to the drill rod by means of the connecting device, the axial length of which has a length difference to the length of the first drilling tool, and that a correction factor is provided by which the length difference is taken into account in the measurements by the measuring device.
  • One aspect of the invention can be seen in setting the measuring device to a reference at the start of a drilling operation, whereby the drilling tool on the drill rod is placed in a defined position on the ground surface, i.e. on a planum.
  • the measured values of the measuring device can thus reliably refer to a predetermined fixed position. In this way, a particularly precise measurement of the drilling depth can be carried out during the drilling process.
  • a preferred embodiment of the invention consists in that the measuring device is coupled to a lifting device, by means of which the drill rod with the drilling tool is moved along a drilling direction.
  • An adjustment path of the lifting device can thus be used to determine the borehole depth.
  • the lifting device can have a lifting cylinder or preferably a cable winch. In the case of a cable winch, the lifting path can be determined by detecting a rotation of a winch drum.
  • the method is carried out discontinuously, with the drilling tool being repeatedly introduced into the borehole and then withdrawn from it, in particular in order to empty and/or change the drilling tool.
  • calibration in relation to the ground surface is particularly advantageous, since when the drilling tool is withdrawn from the borehole, soil material can fall from the borehole wall onto the borehole bottom, so that a level of the borehole bottom may change and related measurements may be affected.
  • a first drilling tool is removed and at least one second drilling tool is attached to the drill rod by means of the connecting device, the axial length of which has a length difference to an axial length of the first drilling tool, and a correction factor is provided by which the length difference is taken into account in the measurements by the measuring device.
  • Changing a drilling tool is particularly necessary when different soil layers are drilled through. For example, for hard soil layers, the use of a rock drill with roller-shaped removal tools may be necessary, while for sandy or cohesive soil layers, a drilling tool with removal cutting edges is required.
  • a control unit is provided which is connected to a database in which the axial lengths of the specified drilling tools are stored.
  • the database can be a mobile data storage device or a permanently installed data storage device in the device or a remote database, for example in a remote control center, with a connection being made via a remote data connection.
  • the stored lengths can be used to carry out a reliable length correction by selecting the drilling tool used accordingly.
  • particularly reliable detection of the current drilling tool is achieved by providing a detection device by which a drilling tool is automatically detected and the correction factor is determined.
  • the tool can be detected, for example, using a camera with associated detection software. It can be particularly useful for an identification device to be arranged on the drilling tool, such as an RFID chip, which can be automatically queried.
  • the control unit can thus independently detect a tool change and the tool that has been replaced and independently provide a correction for the drilling depth measurement if the tool length is different.
  • a fundamentally independent aspect of the invention is that a casing with at least one drill pipe is formed at the borehole, with an upper drill pipe projecting upwards above the ground surface, and that the projection of the drill pipe above the ground surface is measured by the measuring device when the drilling tool is placed on it.
  • the method according to the invention can thus be used for precise detection of the casing. In particular, it can be determined exactly how far an inserted drill pipe projects above the ground surface, which also makes it possible to directly deduce how deep a lower end of the drill pipe is inserted into the ground.
  • a particularly useful variant of the invention for the machine operator is that a display unit is provided, which shows a current drilling depth and/or a current depth of the casing.
  • the drilling depth and the depth of the casing are displayed together, so that the operator always has reliable information about whether the drilling tool is leading or lagging behind the casing. This is useful, for example, to avoid a ground failure when drilling through loose, groundwater-bearing soil layers. or for wear behaviour when drilling through rocky soil layers.
  • the borehole is filled with a preferably hardenable mass and a foundation element is created.
  • the foundation element can in particular be a foundation pile which is formed with a concrete mass.
  • the invention further comprises a drilling device which is characterized in that it is designed to carry out the method described above.
  • the drilling device can in particular have a carrier device with an approximately vertically aligned mast, on which a drilling rod with the drilling tool can be driven in rotation via a drilling drive carriage and can be moved in the drilling direction.
  • a first drilling tool 24 designed as a drilling bucket or box drill is shown, which is detachably attached via a connecting device 23 to a drilling rod 22 of a drilling device 20, not shown in detail.
  • the first drilling tool 24 is placed flat on a floor surface 7 of a floor 5.
  • a cutting device can be at least partially inserted into the floor 5, as Fig.2 can be seen.
  • the first drilling step has a depth of 0.5 m, which is indicated on a display unit 30.
  • the first drilling tool 24 is withdrawn from the bore 10 and moved to a spaced emptying position, as in Fig.4 is indicated.
  • the drilling depth achieved in the first drilling step is measured by means of a measuring device via the lifting device (not shown) for vertically moving the drilling rod 22 on the drilling device 20 and is displayed to a machine operator on the display unit 30.
  • the drilling depth after the first drilling step is 0.5 m.
  • the display unit 30 can display Fig.4
  • the current height of the drilling tool 24 above the ground surface 7 recorded by the measuring device can also be displayed, which in the illustrated embodiment is 0.8 m.
  • the first drilling tool 24 can be moved back into the bore 10 to carry out a further drilling step in order to carry out a second drilling step of a further 0.5 m.
  • This further drilling step of 0.5 m is also displayed to an operator in the display unit 30, together with the current position of the lower edge of the drill bit of 1 m.
  • the display unit 30 contains a field for the drilling depth after the previous drilling step 31, a field for the current drilling progress 32, a field for the position of the lower edge of the drilling tool in relation to the construction site 33 and a field for the position of the lower edge of the drilling tool according to a changing reference 34. Furthermore, a position of the drilling tool in the borehole is graphically displayed in field 36.
  • the first drilling tool 24 can then be withdrawn from the borehole 10 and moved to an emptying position.
  • the total drilling depth achieved of -1 m relative to the ground surface 7 is now displayed in the display unit 30.
  • Fig.7 In addition to the height of the drilling tool of 0.8 m above the ground surface 7, the length of the first drilling tool 24 is also shown at 1 m.
  • the first drilling tool 24 is removed from the drilling rod 22 by releasing the connecting device 23.
  • the reference of the measuring device to the height of the drilling rod 22 is retained in the control unit.
  • a second drilling tool 26 can be detachably attached to the connecting device 23 of the drilling rod 22.
  • the second drilling tool 26 is an auger drill in the embodiment shown.
  • the second drilling tool 26 has a total length of 0.6 m, which represents a difference in length of 0.4 m compared to the axial length of the first drilling tool 24.
  • the axial lengths of the first drilling tool 24 and the second drilling tool 26 are stored in a database of a control unit of the drilling device 20, as shown schematically in Fig.10
  • the tool change can be carried out in the control unit manually by a machine operator or automatically by the control unit itself if there is a corresponding detection or recording device for the drilling tools 24, 26.
  • a correction factor for the measuring device and thus also for the display on the display unit 30 can be determined on the basis of the length difference of 0.4 m.
  • a corrected height of the second drilling tool 26 relative to the ground surface 7 of 1.2 m is then displayed in the display unit 30.
  • casing can be provided in the borehole 10 by inserting at least one drill pipe 14, as clearly shown in Fig. 11
  • the drill pipe 14 can be screwed into the bore 10 by a casing machine (not shown).
  • the first drilling tool 24, with which the reference has been set can be an upper side of the drill pipe 14, which protrudes from the ground surface 7, as clearly shown in Fig. 12 is shown.
  • the position and height indication of the first drilling tool 24 thus simultaneously indicates the height of the projection of the drill pipe 14 relative to the ground surface 7.
  • the display unit 30 can also indicate the drilling depth of the borehole 10, so that an operator of the drilling device 20 can immediately see whether the casing has been laid down to the bottom of the borehole 10 or, as in this example, the drill pipe 14 has been screwed in 0.50 m deeper than the drill bottom. If, as in the prior art, the reference is reset, here to the top edge of the drill pipe, field 34 shows the position of the bottom edge of the drilling tool in relation to the new reference. You can therefore see the new height, which in the example shown deviates by 1.50 m from the actual height, while field 33 still shows the correct height of the drilling tool 24. There is also a field for the advance of the drill pipe 35.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrgerät, bei welchem eine Bohrstange drehend angetrieben wird, an dessen unterem Ende ein erstes Bohrwerkzeug über eine Verbindungseinrichtung lösbar befestigt ist, wobei mittels einer Messeinrichtung eine Bohrtiefe erfasst wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung und Verfahren wird durch die EP 3 081 737 A2 offenbart.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bohrgerät mit einem drehend antreibbaren Bohrgestänge und einem Bohrwerkzeug, welches über eine Verbindungseinrichtung an der Bohrstange befestigt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
  • Bohrgeräte zum Erstellen einer Bohrung im Boden mit einem Bohrwerkzeug am unteren Ende einer Bohrstange sind seit langem bekannt. Eine Bestimmung einer Bohrtiefe erfolgt dabei üblicherweise durch Bestimmung eines Verfahrweges eines Bohrgeräteschlittens entlang eines Mastes. Solange ein einheitliches Bohrwerkzeug eingesetzt wird, lässt eine derartige Relativmessung des Verfahrweges des Bohrschlittens einen weitgehend zuverlässigen Rückschluss auf eine Bohrtiefe zu. In vielen Fällen ist es beim Durchörtern von verschiedenen Bodenschichten mit unterschiedlichen Festigkeiten erforderlich, das Bohrwerkzeug im Verlauf des Erstellens einer Bohrung zu wechseln. Hierdurch kann eine Zuordnung des Verfahrweges zu einer Bohrtiefe weiter erschwert oder in erheblichem Maße verzerrt werden.
  • Die sich hieraus ergebenden Messungenauigkeiten wurden bei der Auslegung einer Bohrung durch Vorsehen ausreichender Auslegungssicherheiten berücksichtigt, also durch Vorsehen von bestimmten Überdimensionierungen.
  • Eine Überdimensionierung von Bohrungen und Gründungselementen führt zu einem erhöhten Arbeits- und Materialaufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erstellen einer Bohrung im Boden und ein Bohrgerät anzugeben, mit welchen eine Bohrung besonders genau erstellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Bohrgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrwerkzeug zu Beginn auf eine Bezugsfläche aufgesetzt wird und dass diese Position als eine Bezugshöhe der Messeinrichtung verwendet wird, dass im Verlauf des Erstellens der Bohrung ein erstes Bohrwerkzeug entfernt und mittels der Verbindungseinrichtung an der Bohrstange mindestens ein zweites Bohrwerkzeug befestigt wird, dessen axiale Länge einen Längenunterschied zu der Länge des ersten Bohrwerkzeuges aufweist, und dass ein Korrekturfaktor vorgesehen wird, durch welchen der Längenunterschied bei den Messungen durch die Messeinrichtung berücksichtigt wird.
  • Ein Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, zu Beginn einer Bohrung die Messeinrichtung auf Bezug zu setzen, wobei das Bohrwerkzeug an der Bohrstange definiert auf die Bodenoberfläche, also auf ein Planum aufgesetzt wird. Die Messwerte der Messeinrichtung können so zuverlässig auf eine vorgegebene feste Position Bezug nehmen. Auf diese Weise kann eine besonders exakte Messung der Bohrtiefe im Verlauf des Bohrverfahrens erfolgen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Messeinrichtung mit einer Hubeinrichtung gekoppelt ist, durch welche die Bohrstange mit dem Bohrwerkzeug entlang einer Bohrrichtung bewegt wird. Ein Verstellweg der Hubeinrichtung kann so zur Bestimmung der Bohrlochtiefe genutzt werden. Die Hubeinrichtung kann einen Hubzylinder oder vorzugsweise eine Seilwinde aufweisen. Bei einer Seilwinde kann der Hubweg durch Erfassen einer Drehung einer Windentrommel erfolgen.
  • Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das Verfahren diskontinuierlich durchgeführt wird, wobei das Bohrwerkzeug wiederholt in die Bohrung eingeführt und aus dieser wieder gezogen wird, insbesondere um das Bohrwerkzeug zu entleeren und/oder zu wechseln. Bei einem diskontinuierlichen Bohrverfahren ist eine Kalibrierung in Bezug auf die Bodenoberfläche besonders vorteilhaft, da bei einem Herausziehen des Bohrwerkzeugs aus dem Bohrloch Bodenmaterial aus der Bohrlochwandung auf die Bohrlochsohle fallen kann, sodass sich ein Niveau der Bohrlochsohle verändern und hierauf bezogene Messungen beeinträchtigt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird im Verlauf des Erstellens der Bohrung ein erstes Bohrwerkzeug entfernt und mittels der Verbindungseinrichtung an der Bohrstange mindestens ein zweites Bohrwerkzeug befestigt, dessen axiale Länge einen Längenunterschied zu einer axialen Länge des ersten Bohrwerkzeuges aufweist, und wobei ein Korrekturfaktor vorgesehen wird, durch welchen der Längenunterschied bei den Messungen durch die Messeinrichtung berücksichtigt wird. Ein Wechsel eines Bohrwerkzeuges ist insbesondere dann erforderlich, wenn verschiedene Bodenschichten durchörtert werden. So kann etwa für harte Bodenschichten der Einsatz eines Felsbohrers mit walzenförmigen Abtragswerkzeugen notwendig sein, während für sandige oder bindige Bodenschichten ein Bohrwerkzeug mit Abtragsschneiden benötigt wird. Durch eine Erfassung der unterschiedlichen Bohrwerkzeuge und der Erfassung eines Korrekturfaktors zu unterschiedlichen Längen kann das Bohrverfahren durchgeführt werden, ohne dass das weitere Setzen eines Bezugs notwendig wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit einer Datenbank in Verbindung steht, in welcher zu den vorgegebenen Bohrwerkzeugen deren axiale Längen hinterlegt sind. Die Datenbank kann dabei ein mobiler oder fest im Gerät eingebauter Datenspeicher oder eine hiervon entfernte Datenbank sein, etwa in einer entfernten Zentrale, wobei eine Verbindung über eine Datenfernverbindung erfolgt. Durch die hinterlegten Längen kann durch eine entsprechende Auswahl des jeweils eingesetzten Bohrwerkzeuges eine zuverlässige Längenkorrektur erfolgen.
  • Eine zweckmäßige Ausführungsvariante besteht darin, dass eine Anzeigeeinheit vorgesehen ist, mit welcher einem Bediener die vorgesehenen Bohrwerkzeuge angezeigt werden und der Bediener mittels einer Eingabeeinrichtung bei einem Bohrwerkzeugwechsel das einzuwechselnde Bohrwerkzeug auswählt. Hierdurch kann eine schnelle Anpassung und Korrektur erfolgen. Der Korrekturfehler kann durch die Steuereinheit automatisch bestimmt werden.
  • Eine besonders zuverlässige Erfassung des aktuellen Bohrwerkzeuges wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Bohrwerkzeug automatisch erfasst und der Korrekturfaktor ermittelt wird. Die Werkzeugerfassung kann beispielsweise mittels einer Kamera mit einer zugehörigen Erkennungssoftware erfolgen. Besonders zweckmäßig kann es sein, dass an dem Bohrwerkzeug eine Identifizierung angeordnet ist, etwa ein RFID-Chip, welcher automatisch abgefragt werden kann. Die Steuereinheit kann so selbstständig einen Werkzeugwechsel und das eingewechselte Werkzeug erkennen und selbstständig bei einer unterschiedlichen Werkzeuglänge eine Korrektur für die Bohrtiefenmessung vorsehen.
  • Ein grundsätzlich eigenständiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass an der Bohrung eine Verrohrung mit mindestens einem Bohrrohr ausgebildet wird, wobei ein oberes Bohrrohr gegenüber der Bodenoberfläche nach oben übersteht, und dass durch Aufsetzen des Bohrwerkzeuges durch die Messeinrichtung der Überstand des Bohrrohres gegenüber der Bodenoberfläche gemessen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann so für eine exakte Erfassung der Verrohrung eingesetzt werden. Insbesondere kann so exakt bestimmt werden, wie weit ein eingebrachtes Bohrrohr gegenüber der Bodenoberfläche vorsteht, wodurch sich auch unmittelbar ableiten lässt, wie tief ein unteres Ende des Bohrrohres in den Boden eingebracht ist.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass in der Steuereinheit Daten über Anzahl und Länge der eingebrachten Bohrrohre eingebbar sind und dass durch die Steuereinheit anhand der eingegebenen Daten und des gemessenen Überstandes eine Tiefe der Verrohrung ermittelt wird. Durch Erfassung der Anzahl der eingebrachten Bohrrohre und deren jeweiligen Länge kann so auch zuverlässig eine relativ lange Verrohrung bestimmt werden.
  • Eine für den Maschinenbediener besonders zweckmäßige Ausführungsvariante der Erfindung ergibt sich dadurch, dass eine Anzeigeeinheit vorgesehen ist, durch welche eine aktuelle Bohrtiefe und/oder eine aktuelle Tiefe der Verrohrung angezeigt werden. Vorzugsweise werden die Bohrtiefe und die Tiefe der Verrohrung gemeinsam angezeigt, sodass der Bediener stets eine zuverlässige Information darüber hat, ob das Bohrwerkzeug der Verrohrung voreilt oder nacheilt. Dies ist etwa zur Vermeidung eines Grundbruches beim Durchörtern lockerer, grundwasserführender Bodenschichten oder für ein Verschleißverhalten beim Durchörtern felsiger Bodenschichten von Bedeutung.
  • Weiterhin ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung bevorzugt, dass die Bohrung mit einer vorzugsweise aushärtbaren Masse verfüllt und ein Gründungselement erstellt wird. Das Gründungselement kann insbesondere ein Gründungspfahl sein, welcher mit einer Betonmasse gebildet ist.
  • Für eine umfassende Dokumentation des Bohrverfahrens ist es weiterhin vorteilhaft, dass über den Verlauf der Bohrung weitere Parameter, wie Drehzahl, Drehmoment, Vorschub, Zuführungsmängel an Bohrsuspension erfasst und abhängig von der Bohrtiefe gespeichert und/oder angezeigt werden. Die Daten können abhängig von der Zeit und/oder der Bohrtiefe erfasst werden.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung ein Bohrgerät, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass dieses zum Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Das Bohrgerät kann insbesondere eine Trägervorrichtung mit einem etwa vertikal gerichteten Mast aufweisen, an welchem über einen Bohrantriebsschlitten eine Bohrstange mit dem Bohrwerkzeug drehend angetrieben und in Bohrrichtung verfahren werden kann.
  • Mit einem solchen Bohrgerät können die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Bohrwerkzeuges vor Beginn einer Bohrung;
    Fig. 2
    eine Darstellung des Bohrwerkzeuges beim Setzen des Bezugs auf einer Bodenoberfläche;
    Fig. 3
    eine Darstellung des Bohrwerkzeuges bei Abschluss eines ersten Bohrschrittes mit der Darstellung auf einem Bildschirm;
    Fig. 4
    eine Darstellung des Bohrwerkzeuges außerhalb des Bohrlochs zum Entleeren;
    Fig. 5
    eine Darstellung des Bohrwerkzeuges bei Abschluss eines zweiten Bohrschrittes;
    Fig. 6
    eine Darstellung des Bohrwerkzeuges außerhalb des Bohrlochs zum Entleeren;
    Fig. 7
    eine Darstellung gemäß Fig. 6 mit Angabe zur Länge des Bohrwerkzeuges;
    Fig. 8
    eine Darstellung bei einem Bohrwerkzeugwechsel;
    Fig. 9
    eine Seitenansicht eines eingewechselten zweiten Bohrwerkzeuges mit unterschiedlicher Länge;
    Fig. 10
    eine schematische Darstellung zur Bestimmung des Korrekturfaktors;
    Fig. 11
    eine schematische Ansicht der erstellten Bohrung mit einer Verrohrung;
    Fig. 12
    eine Ansicht der verrohrten Bohrung gemäß Fig. 11 mit Bestimmung eines Überstandes; und
    Fig. 13
    eine Ansicht der Bohrung mit Verrohrung gemäß Fig. 12 mit Ermittlung der Verrohrungstiefe.
  • Gemäß Fig. 1 ist ein als Bohreimer oder Kastenbohrer ausgebildetes erstes Bohrwerkzeug 24 gezeigt, welches über eine Verbindungseinrichtung 23 an einer Bohrstange 22 eines nicht näher dargestellten Bohrgerätes 20 lösbar befestigt ist.
  • Zum Setzen des Bezugs einer Messeinrichtung wird das erste Bohrwerkzeug 24 auf eine Bodenoberfläche 7 eines Bodens 5 flächig aufgesetzt. Dabei kann eine Schneideinrichtung zumindest teilweise in den Boden 5 eingebracht sein, wie Fig. 2 zu entnehmen ist.
  • Durch Drehung des ersten Bohrwerkzeuges 24 wird Bodenmaterial abgetragen und in dem ersten Bohrwerkzeug 24 aufgenommen, wobei in einem ersten Schritt eine Bohrung 10 im Boden 5 erstellt wird, wie Fig. 3 zu entnehmen ist. In dem gezeigten Beispiel weist der erste Bohrschritt eine Tiefe von 0,5 m auf, was auf einer Anzeigeeinheit 30 angegeben wird.
  • Nach diesem ersten Bohrschritt wird das erste Bohrwerkzeug 24 wieder aus der Bohrung 10 rückgezogen und zu einer beabstandeten Entleerposition verfahren, wie in Fig. 4 angedeutet ist. Über die nicht dargestellte Hubeinrichtung zum vertikalen Verfahren der Bohrstange 22 an dem Bohrgerät 20 wird mittels einer Messeinrichtung die erreichte Bohrtiefe des ersten Bohrschrittes gemessen und an der Anzeigeeinheit 30 einem Maschinenbediener angezeigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Bohrtiefe nach dem ersten Bohrschritt 0,5 m. Gleichzeitig kann in der Anzeigeeinheit 30 gemäß Fig. 4 auch die von der Messeinrichtung erfasste aktuelle Höhe des Bohrwerkzeuges 24 über der Bodenoberfläche 7 angezeigt werden, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel 0,8 m beträgt.
  • Gemäß Fig. 5 kann das erste Bohrwerkzeug 24 zur Durchführung eines weiteren Bohrschrittes wieder zurück in die Bohrung 10 bewegt werden, um einen zweiten Bohrschritt von weiteren 0,5 m durchzuführen. Dieser weitere Bohrschritt mit 0,5 m wird ebenfalls in der Anzeigeeinheit 30 einem Bediener angezeigt, zusammen mit der aktuellen Lage der Unterkante Bohrkrone von 1 m.
  • In der Anzeigeeinheit 30 sind ein Feld für die Bohrtiefe nach vorangegangenem Bohrschritt 31, ein Feld für den aktuellen Bohrfortschritt 32, ein Feld für die Lage Unterkante Bohrwerkzeug zum Baustellenbezug 33 und ein Feld für die Lage Unterkante Bohrwerkzeug nach wechselndem Bezug 34 angegeben. Weiter wird in Feld 36 eine Lage des Bohrwerkzeugs im Bohrloch grafisch dargestellt.
  • Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann dann das erste Bohrwerkzeug 24 wieder aus der Bohrung 10 rückgezogen und zu einer Entleerposition bewegt werden. Nun wird in der Anzeigeeinheit 30 die erreichte Gesamtbohrtiefe von -1 m bezogen auf die Bodenoberfläche 7 angezeigt.
  • In Fig. 7 ist neben der Höhe des Bohrwerkzeuges von 0,8 m über der Bodenoberfläche 7 auch die Länge des ersten Bohrwerkzeuges 24 mit einem Betrag von 1 m dargestellt.
  • Gemäß Fig. 8 ist das erste Bohrwerkzeug 24 von der Bohrstange 22 durch Lösen der Verbindungseinrichtung 23 entfernt. Der Bezug der Messeinrichtung mit der Höhe der Bohrstange 22 bleibt dabei in der Steuereinheit erhalten.
  • Gemäß Fig. 9 kann an die Verbindungseinrichtung 23 der Bohrstange 22 ein zweites Bohrwerkzeug 26 lösbar angebracht werden. Das zweite Bohrwerkzeug 26 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Schneckenbohrer. Das zweite Bohrwerkzeug 26 weist dabei eine Gesamtlänge von 0,6 m auf, was gegenüber der axialen Länge des ersten Bohrwerkzeuges 24 einen Längenunterschied von 0,4 m darstellt.
  • Die axialen Längen des ersten Bohrwerkzeuges 24 und des zweiten Bohrwerkzeuges 26 sind in einer Datenbank einer Steuereinheit des Bohrgerätes 20 hinterlegt, wie schematisch in Fig. 10 dargestellt ist. Der Werkzeugwechsel kann in der Steuereinheit von Hand von einem Maschinenbediener oder automatisch durch die Steuereinheit selbst bei Vorhandensein einer entsprechenden Erkennungs- oder Erfassungseinrichtung der Bohrwerkzeuge 24, 26 durchgeführt werden. Anhand der eingegebenen Werte kann auf Grundlage des Längenunterschiedes von 0,4 m ein Korrekturfaktor für die Messeinrichtung und damit auch für die Anzeige an der Anzeigeeinheit 30 bestimmt werden. Gemäß Fig. 10 wird dann nach eingesetztem zweiten Bohrwerkzeug 26 in der Anzeigeeinheit 30 eine korrigierte Höhe des zweiten Bohrwerkzeuges 26 gegenüber der Bodenoberfläche 7 von 1,2 m angezeigt.
  • Auf diese Weise wird stets auch bei geänderten Bohrwerkzeugen 24, 26 mit unterschiedlichen axialen Längen eine genaue Messung der Bohrtiefe und der Position des jeweiligen Bohrwerkzeuges 24, 26 in Bezug auf die Bodenoberfläche 7 angezeigt und berücksichtigt.
  • Gemäß einem weiteren Verfahren kann in die Bohrung 10 eine Verrohrung durch Einbringen mindestens eines Bohrrohres 14 erfolgen, wie anschaulich in Fig. 11 dargestellt ist. Das Bohrrohr 14 kann dabei durch eine nicht dargestellte Verrohrungsmaschine in die Bohrung 10 eingedreht werden. Zur Bestimmung der Bohrrohrtiefe kann das erste Bohrwerkzeug 24, mit welchem der Bezug gesetzt worden ist, auf eine Oberseite des Bohrrohres 14 aufgesetzt werden, welches gegenüber der Bodenoberfläche 7 vorsteht, wie anschaulich in Fig. 12 dargestellt ist. Damit gibt die Position und Höhenangabe des ersten Bohrwerkzeuges 24 gleichzeitig die Höhe des Überstandes des Bohrrohres 14 gegenüber der Bodenoberfläche 7 an.
  • Hieraus kann gemäß Fig. 13 anhand einer eingegebenen oder abgespeicherten Information zur Länge des Bohrrohres 14 bestimmt werden, wie tief das Bohrrohr 14 in den Boden 5 eingebracht ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 ist dies 1,50 m. Gleichzeitig kann in der Anzeigeeinheit 30 auch eine Angabe der Bohrtiefe der Bohrung 10 erfolgen, so dass für einen Bediener des Bohrgerätes 20 unmittelbar zu entnehmen ist, ob eine Verrohrung bis zur Sohle der Bohrung 10 erfolgt ist oder wie in diesem Beispiel das Bohrrohr 14 um 0,50 m tiefer eingedreht ist als die Bohrsohle. Wird wie im Stand der Technik der Bezug neu gesetzt, hier auf Oberkante Bohrrohr, so zeigt das Feld 34 die Lage der Unterkante Bohrwerkzeug auf den neuen Bezug an. Man sieht also die neue Höhe, die im gezeigten Beispiel um 1,50 m von der eigentlichen Höhe abweicht, während in Feld 33 nach wie vor die korrekte Höhe des Bohrwerkzeugs 24 angezeigt wird. Weiter ist ein Feld für die Voreilung des Bohrrohrs 35 gegeben.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Erstellen einer Bohrung (10) im Boden (5) mit einem Bohrgerät (20), bei welchem eine Bohrstange (22) drehend angetrieben wird, an dessen unterem Ende ein Bohrwerkzeug (24, 26) über eine Verbindungseinrichtung (23) lösbar befestigt ist, wobei mittels einer Messeinrichtung eine Bohrtiefe erfasst wird,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass das Bohrwerkzeug (24, 26) zu Beginn auf eine Bezugsfläche aufgesetzt wird und dass diese Position als eine Bezugshöhe der Messeinrichtung verwendet wird,
    dass im Verlauf des Erstellens der Bohrung (10) ein erstes Bohrwerkzeug (24) entfernt und mittels der Verbindungseinrichtung (23) an der Bohrstange (22) mindestens ein zweites Bohrwerkzeug (26) befestigt wird, dessen axiale Länge einen Längenunterschied zu der Länge des ersten Bohrwerkzeuges (24) aufweist, und
    dass ein Korrekturfaktor vorgesehen wird, durch welchen der Längenunterschied bei den Messungen durch die Messeinrichtung berücksichtigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass die Messeinrichtung mit einer Hubeinrichtung gekoppelt ist, durch welche die Bohrstange (22) mit dem Bohrwerkzeug (24, 26) entlang der Bohrrichtung bewegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass das Verfahren diskontinuierlich durchgeführt wird, wobei das Bohrwerkzeug (24, 26) wiederholt in die Bohrung (10) eingeführt und aus dieser wieder gezogen wird, insbesondere um das Bohrwerkzeug (24, 26) zu entleeren oder zu wechseln.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche mit einer Datenbank in Verbindung steht, in welcher zu vorgegebenen Bohrwerkzeugen (24, 26) deren axiale Längen hinterlegt sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass eine Anzeigeeinheit (30) vorgesehen ist, mit welcher einem Bediener die vorgesehenen Bohrwerkzeuge (24, 26) angezeigt werden und der Bediener mittels einer Eingabeeinrichtung bei einem Bohrwerkzeugwechsel das einzuwechselnde Bohrwerkzeug (24, 26) auswählt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein Bohrwerkzeug (24, 26) automatisch erfasst und der Korrekturfaktor ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass an der Bohrung (10) eine Verrohrung mit mindestens einem Bohrrohr (14) ausgebildet wird, wobei ein oberes Bohrrohr (14) gegenüber der Bodenoberfläche (7) nach oben übersteht, und
    dass durch Aufsetzen des Bohrwerkzeuges (24, 26) durch die Messeinrichtung der Überstand des Bohrrohres (14) gegenüber der Bodenoberfläche (7) gemessen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass in einer Steuereinheit Daten über Anzahl und Länge der eingebrachten Bohrrohre (14) eingebbar sind und
    dass durch die Steuereinheit anhand der eingegebenen Daten und des gemessenen Überstandes eine Tiefe der Verrohrung ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass eine Anzeigeeinheit (30) vorgesehen ist, durch welche eine aktuelle Bohrtiefe und/oder eine aktuelle Tiefe der Verrohrung angezeigt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass die Bohrung (10) mit einer vorzugsweise aushärtbaren Masse verfüllt und ein Gründungselement erstellt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass über den Verlauf der Bohrung (10) weitere Parameter, wie Drehzahl, Drehmoment, Vorschub, Mengen an Bohrsuspension, erfasst und abhängig von der Bohrtiefe gespeichert und/oder angezeigt werden.
  12. Bohrgerät (20) mit einer drehend antreibbaren Bohrstange (22) und einem ersten Bohrwerkzeug (24, 26), welches über eine Verbindungseinrichtung (23) austauschbar an der Bohrstange (22) befestigbar ist,
    mit einer Messeinrichtung zur Erfassung der Bohrtiefe,
    wobei ein zweites Bohrwerkzeug (24, 26) mit zum ersten Bohrwerkzeug (24, 26) unterschiedlicher axialer Länge mittels der Verbindungseinrichtung (23) an der Bohrstange (22) befestigbar ist,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass das Bohrgerät (20) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist und dazu
    Mittel zum Setzen einer Bezugshöhe für die Messeinrichtung durch Aufsetzen eines der Bohrwerkzeuge (24, 26) auf eine Bezugsfläche umfasst,
    und Mittel zur Erfassung eines Korrekturfaktors zu unterschiedlichen Längen der Bohrwerkzeuge bei einem Bohrwerkzeugwechsel vorgesehen sind.
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