[0001] Die Erfindung betrifft eine Pfahlfuß-Schneidvorrichtung zur im Wesentlichen radialen
Erweiterung eines Fußbereiches einer Pfahlbohrung.
[0002] Die Erfindung liegt im Allgemeinen auf dem Gebiet von in das Erdreich einzubringenden
Gründungspfählen, die dadurch erstellt werden, dass in das Erdreich eine Pfahlbohrung
eingebracht und diese hinterher mit Beton oder einer anderen aushärtenden Suspension
aufgefüllt wird. Pfahlfuß-Schneidvorrichtungen dienen dabei zur Erweiterung der zylindrischen
Pfahlbohrung im Fuß- oder Sohlenbereich. Durch diese Erweiterung der Pfahlfuß-Bohrung
wird eine vergrößerte Aufstandsfläche des Gründungspfahles erreicht, so dass dieser
eine höhere Last in dem anstehenden Baugrund zu tragen vermag als im Falle eines zylindrischen
Pfahls. Durch die Pfahlfußerweiterung kann die zulässige Betonspannung innerhalb des
Pfahlschachtes optimal ausgenutzt werden, wobei die Tragfähigkeit des Pfahles mit
erweitertem Fußbereich weit unter der zulässigen Betonspannung des zylindrischen Pfahlschachtes
liegt.
[0003] Der Erfindung liegt die
Aufgabe zu Grunde, eine Pfahlfuß-Schneidvorrichtung zu schaffen, welche bei einem einfachen
und kompakten Aufbau eine zuverlässige Herstellung eines Pfahlfußes ermöglicht.
[0004] Die Aufgabe wird durch eine Pfahlfuß-Schneidvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
[0005] Die erfindungsgemäße Pfahlfuß-Schneidvorrichtung umfasst einen zylindrischen Grundkörper
sowie als Zylinderschalensegmente des zylindrischen Grundkörpers ausgebildete Schneidflügel,
die schwenkbar am Grundkörper, seitlich aus diesem mit vorgebbarem Anstellwinkel ausklappbar
sind.
[0006] Die Schneidflügel sind nach der Erfindung Zylinderschalensegmente, welche entlang
einer Mantellinie an dem Grundkörper angelenkt sind. An der gegenüberliegenden Längsseite
des jeweiligen Schneidflügels sind Schneideinrichtungen angeordnet, welche in der
ausgeklappten Position Bodenmaterial abtragen und dabei die Pfahlfußerweiterung bilden.
In der eingeklappten Position schließen die zylinderschalensegmentförmigen Schneidflügel
bündig mit dem angrenzenden zylindrischen Grundkörper ab, so dass die gesamte Vorrichtung
in eine zylindrische Bohrung eingebracht werden kann.
[0007] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass in
dem Grundkörper unterhalb der ausklappbaren Schneidflügel ein Aufnahmeraum für abgearbeitetes
Bodenmaterial vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das beim Herstellen der Pfahlerweiterung
anfallende Bodenmaterial aufgenommen und aus dem Bohrloch abtransportiert werden.
Hierdurch wird verhindert, dass abgearbeitetes Bodenmaterial am Bohrungsgrund verbleibt,
was zu Setzungen führen könnte.
[0008] Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung wird nach der Erfindung dadurch erreicht,
dass der Aufnahmeraum an seiner Unterseite mit einem Deckel verschließbar ist, welcher
an dem zylindrischen Grundkörper schwenkbar angelenkt und verriegelbar ist. Während
der Erstellung der Pfahlerweiterung ist der Deckel in seiner geschlossenen Position
verriegelt, so dass das abgearbeitete Bodenmaterial in dem Aufnahmeraum mit aus dem
Bohrloch gefördert werden kann. Außerhalb des Bohrloches kann der Deckel entriegelt
und in eine geöffnete Position geschwenkt werden, so dass der Aufnahmeraum von dem
abgearbeiteten Bodenmaterial entleert wird.
[0009] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht nach der Erfindung darin, dass in
der ausgeklappten Position der Schneidflügel der zylindrische Grundkörper seitlich
geöffnet ist, so dass von den Schneidflügeln abgearbeitetes Bodenmaterial in den Aufnahmeraum
gefördert wird. Dies erlaubt eine besonders kompakte Ausführung der Pfahlfuß-Schneidvorrichtung,
wobei gleichzeitig ein zuverlässiges Abfördern des Bodenmaterials der Pfahlfußerweiterung
gewährleistet ist.
[0010] Eine besonders wirtschaftliche Pfahlerstellung wird erfindungsgemäß dadurch erzielt,
dass innerhalb des Grundkörpers ein Seelenrohr zum Druckausgleich verläuft und dass
das Seelenrohr in einer Austrittsöffnung im Deckel mündet. Hierdurch kann ein Druckausgleich
beim Ziehen des Bohrwerkzeugs erfolgen.
[0011] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass in dem Grundkörper
eine Betätigungseinrichtung vorgesehen ist, durch welchen die Schneidflügel zwischen
einer eingeklappten Position und einer ausgeklappten Position verschwenkbar sind.
Die Betätigungseinrichtung kann dabei auch so betrieben werden, dass je nach der gewünschten
Pfahlfußerweiterung der Umfang der Ausklappbewegung der Schneidflügel variierbar ist.
[0012] Ein schnelles und zuverlässiges Ausklappen der Schneidflügel selbst in festeren Böden
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Betätigungseinrichtung mindestens
einen Hydraulikzylinder umfasst. Bei der bevorzugten Anordnung von zwei Schneidflügeln
sind insgesamt zwei Hydraulikzylinder vorgesehen, so dass sich innerhalb des Grundkörpers
eine weitgehend symmetrische Belastung und eine Kraftkompensation ergeben kann.
[0013] Zur Verbesserung der Klappbewegung ist es erfindungsgemäß, dass die Betätigungseinrichtung
einen Hebelmechanismus umfasst. Diese kann insbesondere einen Kniehebelmechanismus
aufweisen, der eine besonders stabile Positionierung der Schneidflügel erlaubt.
[0014] Nach der Erfindung ist es weiter bevorzugt, dass an der Oberseite des Grundkörpers
eine Verbindungseinrichtung für einen Bohrstrang, eine Druckausgleichsleitung und/oder
eine Hydraulikleitung angeordnet ist. Über die Verbindungseinrichtung kann die erfindungsgemäße
Schneidvorrichtung beispielsweise an einer herkömmlichen Kellystange befestigt werden.
Die Energiezuführung kann über herkömmliche Anschlüsse erfolgen.
[0015] Die Erfindung wird weiter anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert,
welche nachfolgend im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen erläutert sind.
In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pfahlfuß-Schneidvorrichtung;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht der Pfahlfuß-Schneidvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang dem Schnitt
A-A; und
- Fig. 3
- eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Pfahlfuß-Schneidvorrichtung bei ausgeklappten
Schneidflügeln.
[0016] Eine erfindungsgemäße Pfahlfuß-Schneidvorrichtung 10 umfasst gemäß Fig. 1 einen zylindrischen
Grundkörper 12, an dessen mittleren Bereich zwei gegenüberliegende Schneidflügel 14
angeordnet sind. Die Schneidflügel 14 sind zylindermantelsegmentförmig ausgebildet.
Dabei ist ihre Außenfläche ein Zylindermantelsegment 17, welches so ausgebildet ist,
dass dieses bündig in eine entsprechende Ausnehmung an dem zylindrischen Grundkörper
12 eingeschwenkt werden kann. Hierzu sind die Schneidflügel 14 an ihrer einen Längsseite
an dem zylindrischen Grundkörper 12 schwenkbar angelenkt, während an der gegenüberliegenden
freien Längsseite eine Schneideinrichtung mit einer Vielzahl von Schneidzähnen 26
ausgebildet ist. Zur Festigkeitserhöhung der Schneidflügel 14 sind an deren Innenseite
mehrere bogenförmige Versteifungsstreben 15 angeordnet.
[0017] In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Pfahlfuß-Schneidvorrichtung 10 mit ausgeklappten
Schneidflügeln 14 dargestellt. In dieser ausgeklappten Position arbeiten die Schneidzähne
26 das angrenzende Bodenmaterial bei Rotation der Vorrichtung ab, so dass ein Hohlraum
für eine Pfahlfußerweiterung geschaffen wird. Das abgearbeitete Schneidmaterial wird
dabei in Richtung zum zylindrischen Grundkörper 12 verdrängt und kann über die Ausnehmung
für die ausgeklappten Schneidflügel 14 in einen Aufnahmeraum 16 gelangen, welcher
unterhalb den Schneidflügeln 14 in dem zylindrischen Grundkörper 12 ausgebildet ist.
Der Aufnahmeraum 16 ist an seiner Unterseite durch einen Deckel 18 verschließbar.
Der Deckel 18 ist einerseits schwenkbar an dem zylindrischen Grundkörper 12 angelenkt
und weist andererseits ein Schloss 24 auf, welches über eine Riegelbetätigung 25 verriegelt
und entriegelt werden kann.
[0018] Beim Erstellen der Pfahlfußerweiterung ist der Deckel 18 geschlossen, so dass das
abgearbeitete Bodenmaterial innerhalb des Aufnahmeraumes 16 verbleibt. Nach dem Ausbringen
der Pfahlfuß-Schneidvorrichtung 10 aus dem Bohrloch kann der gefüllte Aufnahmeraum
16 durch Entriegeln des Deckels 18, wobei dieser durch das Gewicht des Bodenmaterials
aufschwenkt, entleert werden. Das Verschließen des Deckels 18 kann durch eine Krafteinrichtung,
von Hand oder einfach durch Aufsetzen der Pfahlfuß-Schneidvorrichtung 10 auf den Boden
erfolgen.
[0019] Nach Fertigstellung des Hohlraumes für die Pfahlfußerweiterung kann über ein Seelenrohr
20, welches mittig innerhalb des zylindrischen Grundkörpers 12 angeordnet ist, ein
Druckausgleich über eine Austrittsöffnung 22 im Deckel 18 erfolgen. Nach dem Einschwenken
der Schneidflügel 14 in eine eingeklappte Position, kann so die erfindungsgemäße Pfahlfuß-Schneidvorrichtung
10 aus dem Bohrloch gezogen werden. Die Verbindungseinrichtung 40 ist dabei im Wesentlichen
ein Rohrstutzen, welcher mit Verstärkungsplatten 42 zusätzlich versteift ist. Die
Verbindungseinrichtung dient auch zur drehsteifen Befestigung der Pfahlfuß-Schneidvorrichtung
10 an einem nicht dargestellten, drehend angetriebenen Bohrstrang.
[0020] Die Betätigung der Schneidflügel 14 wird nachfolgend näher anhand der Figuren 2 und
3 erläutert. Im oberen Bereich des zylindrischen Grundkörpers 12 sind insgesamt je
zwei Paare von Hydraulikzylindern 32 radial gegenüberliegend angeordnet. Die einzelnen
Hydraulikzylinder 32 sind einerseits an der Innenseite des zylindrischen Grundkörpers
12 und andererseits an einem Schwenkhebel 35 eines Hebelmechanismus 34 angelenkt.
Der Hebelmechanismus 34 und die Hydraulikzylinder 32 bilden die Betätigungseinrichtung
30 zum Ein- und Ausklappen der beiden Schneidflügel 14.
[0021] In der in Fig. 3 gezeigten ausgeklappten Position der Schneidflügel 14 sind die Hydraulikzylinder
32 eingefahren. Durch Ausfahren des Kolbens aller Hydraulikzylinder 32 wird der Schwenkhebel
35 verschwenkt. Der Schwenkhebel 35, welcher aus insgesamt drei Platten aufgebaut
ist, ist fest mit einer rohrförmigen Buchse 36 verbunden, welche schwenkbar um das
Seelenrohr 20 gelagert ist. Im unteren Bereich der Buchse 36 sind je zwei Kniehebelmechanismen
37 für einen Schneidflügel 14 vorgesehen. Der Kniehebelmechanismus 37 ist jeweils
einerseits fest mit der Buchse 36 verbunden und andererseits an der Innenseite der
Schwenkflügel 14 angelenkt. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Hydraulikzylinder
kann der Ausstellwinkel der Schwenkflügel 14 gezielt variiert und gesteuert werden.
1. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung zur im Wesentlichen radialen Erweiterung des Fußbereiches
einer Pfahlbohrung mit
einem zylindrischen Grundkörper (12) und
als Zylinderschalensegmente des zylindrischen Grundkörpers (12) ausgebildeten Schneidflügeln
(14), die schwenkbar am Grundkörper (12), seitlich aus diesem mit vorgebbarem Ausstellwinkel
ausklappbar sind.
2. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Grundkörper (12) unterhalb der ausklappbaren Schneidflügel (14) ein Aufnahmeraum
(16) für abgearbeitetes Bodenmaterial vorgesehen ist.
3. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmeraum (16) an seiner Unterseite mit einem Deckel (18) verschließbar ist,
welcher an dem zylindrischen Grundkörper (12) schwenkbar angelenkt ist.
4. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der ausgeklappten Position der Schneidflügel (14) der zylindrische Grundkörper
(12) seitlich geöffnet ist, so dass von den Schneidflügeln (14) abgearbeitetes Bodenmaterial
in den Aufnahmeraum (16) gefördert wird.
5. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass innerhalb des Grundkörpers (12) ein Seelenrohr (20) zum Druckausgleich verläuft und
dass das Seelenrohr (20) in eine Austrittsöffnung (22) im Deckel (18) mündet.
6. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Grundkörper (12) eine Betätigungseinrichtung (30) vorgesehen ist, durch welche
die Schneidflügel (14) zwischen einer eingeklappten Position und einer ausgeklappten
Position verschwenkbar sind.
7. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungseinrichtung (30) mindestens einen Hydraulikzylinder (32) umfasst.
8. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungseinrichtung (30) einen Hebelmechanismus (34) umfasst.
9. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Oberseite des Grundkörpers (12) eine Verbindungseinrichtung (40) für einen
Bohrstrang, eine Druckausgleichsleitung und/oder eine Hydraulikleitung angeordnet
ist.