Pfahlfuss-Schneidvorrichtung

Beschreibung

[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] Die JP-A-04 228 797 beschreibt ein Verfahren zur Pfahlfußerweiterung mit einer Vorrichtung, die einen zylinderförmigen Grundkörper und einen konusförmigen Fuß aufweist. An der Seitenwand des Grundkörpers sind Schaufeln angebracht, durch die bei Rotation des Grundkörpers die Erweiterung des Pfahlfußes erfolgt.

[0004] Weitere Bohrvorrichtungen mit ausklappbaren Flügeln sind aus der gattungsgemäßen JP-A-10 184 257 oder der JP-A-09 004 353 bekannt.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pfahlfuß-Schneidvorrichtung zu schaffen, welche bei einem einfachen und kompakten Aufbau eine zuverlässige Herstellung eines Pfahlfußes ermöglicht.

[0006] Die Aufgabe wird durch eine Pfahlfuß-Schneidvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Gemäß 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] Erfindungsgemäß verläuft innerhalb des Grundkörpers ein Seelenrohr zum Druckausgleich, wobei das Seelenrohr in einer Austrittsöffnung im Deckel mündet. Hierdurch kann ein Druckausgleich beim Ziehen des Bohrwerkzeugs erfolgen.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] 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.

Ansprüche

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 812), seitlich aus diesem mit vorgebbarem Ausstellwinkel ausklappbar sind,
wobei an dem Grundkörper (12) unterhalb der ausklappbaren Schneidflügel (14) ein einen Deckel aufweisenden Aufnahmeraum (16) für abgearbeitetes Bodenmaterial vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb des Grundkörpers (12) ein Seelenrohr (20) zum Druckausgleich verläuft und das Seelenrohr (20) in eine Austrittsöffnung (22) in dem Deckel (18) mündet.

2. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmeraum (16) an seiner Unterseite mit einem Deckel (18) verschließbar ist, welcher an dem zylindrischen Grundkörper (12) schwenkbar angelenkt ist.

3. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
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.

4. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
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.

5. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungseinrichtung (30) mindestens einen Hydraulikzylinder (32) umfasst.

6. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungseinrichtung (30) einen Hebelmechanismus (34) umfasst.

7. Pfahlfuß-Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der Oberseite des Grundkörpers (12) eine Verbindungseinrichtung (40) für einen Bohrstrang, eine Druckausgleichsleitung und/oder eine Hydraulikleitung angeordnet ist.

Claims

1. Pile foot cutting device for a substantially radial extension of the foot region of a pile bore with a cylindrical body (12) and cutting blades (14) constructed as cylinder shell segments of the cylindrical body (12), said cutting blades (14) being provided pivotably on the body (12) and can be swung laterally out of the same with a predeterminable blade angle, wherein a reception chamber (16) with a lid for worked out soil is provided below the outwardly swingable cutting blades (14) on the body (12),
characterized in that
a core tube (20) for pressure compensation purposes is provided within the body (12) and said core tube (20) issues into an outlet port (22) in the lid (18).

2. Pile foot cutting device according to claim 1,
characterized in that
the reception chamber (16) at its underside can be closed by a lid (18), which is pivotably articulated to the cylindrical body (12).

3. Pile foot cutting device according to claim 1 or 2,
characterized in that
in the swung out position of the cutting blades (14) the cylindrical body (12) is laterally opened, so that soil worked out by the cutting blades (14) is conveyed into the reception chamber (16).

4. Pile foot cutting device according to one of the claims 1 to 3,
characterized in that
in the body (12) is provided an operating device (30) through which the cutting blades (14) can be pivoted between a swung in position and a swung out position.

5. Pile foot cutting device according to claim 4,
characterized in that
the operating device (30) incorporates at least one hydraulic cylinder (32).

6. Pile foot cutting device according to claim 4 or 5,
characterized in that
the operating device (30) incorporates a lever mechanism (34).

7. Pile foot cutting device according to one of the claims 1 to 6,
characterized in that
on the top of the body (12) is provided a joining device (40) for a boring string, a pressure compensation line and/or a hydraulic line.

Revendications

1. Dispositif de coupe pour pied de pieu afin d'élargir pour l'essentiel radialement la zone de pied d'un forage pour pieu, avec un corps de base cylindrique (12) et des pales tranchantes (14) conformées en segments de coque cylindrique du corps de base cylindrique (12), qui peuvent pivoter sur le corps de base (12) et être écartées latéralement depuis celui-ci avec un angle de sortie prédéfinissable,
dans lequel un espace de réception (16) comportant un couvercle est prévu sur le corps de base (12) au-dessous des pales tranchantes écartables (14) pour recevoir le matériau de sol extrait,
caractérisé en ce qu'à l'intérieur du corps de base (12) s'étend un tube d'âme (20) pour l'équilibrage de pression et le tube d'âme (20) débouche dans une ouverture de sortie (22) ménagée dans le couvercle (18).

2. Dispositif de coupe pour pied de pieu selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace de réception (16) peut être fermé sur sa face inférieure avec un couvercle (18) qui est articulé de manière pivotante sur le corps de base cylindrique (12).

3. Dispositif de coupe pour pied de pieu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans la position écartée des pales tranchantes (14), le corps de base cylindrique (12) est ouvert latéralement, de telle sorte que le matériau de sol extrait par les pales tranchantes (14) est introduit dans l'espace de réception (16).

4. Dispositif de coupe pour pied de pieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le corps de base (12) un dispositif d'actionnement (30) par lequel les pales tranchantes (14) peuvent pivoter entre une position rabattue et une position écartée.

5. Dispositif de coupe pour pied de pieu selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (30) comprend au moins un vérin hydraulique (32).

6. Dispositif de coupe pour pied de pieu selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (30) comprend un mécanisme à levier (34).

7. Dispositif de coupe pour pied de pieu selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que sur la face supérieure du corps de base (12) est placé un dispositif de jonction (40) pour un train de forage, une conduite d'équilibrage de pression et/ou une conduite hydraulique.

Zeichnung