VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON ERDBOHRUNGEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen und zum Aufweiten von Erdbohrungen oder zum zerstörenden Ersetzen von im Erdreich verlegten Leitungen und nimmt die Prioritäten der deutschen Patentanmetdungen 101 34 036.2 und 101 59 712.6-24 in Anspruch, auf die inhaltlich Bezug genommen wird.

[0002] Verfahren dieser Art (zum Beispiel US-A 4 691 788) benutzen im allgemeinen ein zum Horizontalbohren geeignetes Bohrgerät mit einem Gestänge, an dessen freiem Ende sich ein Werkzeug zum Bohren und/oder Aufweiten im Erdreich oder zum Zerstören eines im Erdreich verlegten Altrohrs eignet. Das Gestänge besteht aus einzelnen Abschnitten, die miteinander verschraubt sind bzw. am rückwärtigen Ende des bereits im Erdreich befindlichen Gestängeteils angesetzt und verschraubt werden. Das Ansetzen und Verschrauben stößt jedoch auf Schwierigkeiten, weil sich das Bohrgerät auf dem Höhenniveau der Erdbohrung bzw. des Altrohrs befinden muß und demgemäß üblicherweise in einer Startgrube, d.h. in einer zuvor ausgehobenen Grube oder in einem bereits vorhandenen Kontrollschacht einer Kanalisation angeordnet ist.

[0003] Die Gesamtlänge des Gestängeabschnitts und des Bohrgeräts kann höchstens dem Durchmesser des Kontrollschachts bzw. der Kontrollschaftöffnung entsprechen, so daß hinter dem Bohrgerät noch Platz zum axialen Einschieben eines Gestängeabschnitts in das Bohrgerät ist, um einen neuen Gestängeabschnitt mit dem bereits im Erdreich befindlichen Gestängeteil zu verbinden, wonach das Bohrgerät wieder in Betrieb gesetzt wird, um den angesetzten Gestängeabschnitt einzuziehen. Bei einem Abstand zwischen den Kontrollschächten von bis zu 60 m und einem Durchmesser üblicher Kontrollschächte von 100 bis 120 cm, höchstens bis 160 cm, bedeutet dies, daß mit dem Einbringen eines Gestängestrangs über die ganze Distanz ein erheblicher Zeitaufwand verbunden ist.

[0004] Aufgrund der Kürze der Gestängeabschnitte ist zudem eine große Zahl - beispielsweise sechzig oder siebzig - von teuren und störanfälligen Muffen- oder Schraubverbindungen erforderlich. Hinzu kommt, daß es bei pneumatisch angetriebenen Bohrgeräten Startschwierigkeiten gibt, wenn die von einem Kompressor zum Bohrgerät geführte Schlauchlänge einen bestimmten Wert überschreitet.

[0005] Die vorgenannten Probleme treten sowohl auf, wenn zwischen Kontrollschächten eine neue Erdbohrung hergestellt und eine neue Rohrleitung eingezogen wird als auch, wenn sich zwischen den Kontrollschächten eine alte Rohrleitung befindet, die durch ein Schneidwerkzeug am Gestänge zerstört wird, um anschließend eine neue Rohrleitung einzuziehen.

[0006] Beim Bohren mit einem in einer ausgehobenen Baugrube angeordneten Bohrgerät treten dieselben Schwierigkeiten auf, wenn die Baugrube etwa dieselbe lichte Weite wie ein üblicher Kontrollschacht besitzt; sie lassen sich beseitigen bzw. vermindern, wenn die lichte Weite (erheblich) größer ist. Das erfordert jedoch einen dem entsprechenden größeren Erdaushub und damit erhöhte Kosten. Es ist zudem wegen der Notwendigkeit, das ausgehobene Erdreich zwischenzulagern oder abzutransportieren problematisch.

[0007] Aus der Zeitschrift "s + t 46 (1992) 11", Seiten 10, 12, 14 ist auch bereits ein Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Versorgungsleitungen bekannt, bei dem zunächst zwei Baugruben, d.h. eine Startgrube und eine Zielgrube, ausgehoben werden. Alsdann schafft ein oberirdisches, schräg ansetzendes Bohrgerät eine Schrägbohrung zu der Startgrube und sodann eine im wesentlichen horizontale Bohrung bis zu der Zielgrube. In der Zielgrube wird dann das Bohrgestänge mit einem in der Gegenrichtung arbeitenden Aufweitkopf versehen und schließlich bis in die Startgrube zurückgezogen.

[0008] Das Erstellen einer Hilfsbohrung ist jedoch oft nicht zulässig, sehr aufwendig und erfordert ein späteres Verschließen der Hilfsbohrung und ein Wiederherstellen der Schachtwandung sowie der Oberflächengestaltung (Straßendecke, Vorgartenbepflanzung etc.).

[0009] Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, die Nachteile zu vermeiden, die sich aus der begrenzten Länge der Gestängeabschnitte oder der Notwendigkeit des Aushebens einer Baugrube mit einem für längere Gestängeabschnitte geeigneten Durchmesser oder dem Erstellen und späteren Beseitigen einer Hilfsbohrung ergeben.

[0010] Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, bei dem das die Gestängeabschnitte aufnehmende Bauteil (Gestängeaufnahme) bzw. das ganze Bohrgerät zunächst in eine Raumlage gebracht wird, die es erlaubt, die Gestängeabschnitte ohne Behinderung durch das in die Maschinengrube hineinragende rückwärtige Ende eines bereits in das Erdreich eingebrachten Gestängeabschnitts in die Gestängeaufnahme einzubringen. Sobald dies geschehen ist, wird die Gestängeaufnahme bzw. das Bohrgerät zurück in die Bohrposition, d.h. zum Fluchten mit der Bohrung bzw, dem im Erdreich befindlichen Teil des Gestänges gebracht und dort mit dem letzten Gestängeabschnitt des bereits im Erdreich befindlichen Gestängeteils verbunden.

[0011] Unter Gestängeaufnahme ist hier dasjenige Bauteil eines Bohrgeräts zu verstehen, das einerseits mit dem Bohrantrieb verbunden ist und andererseits das rückwärtige Ende eines Gestängeabschnitts aufnimmt, bevor dieser Gestängeabschnitt mit dem vorhergehenden Gestängeabschnitt verbunden wird. Eine solche Gestängeaufnahme ist in Gestalt einer Steckkupplung in der deutschen Patentschrift 197 25 628 bzw. der entsprechenden US-Patentschrift 6 267187 beschrieben.

[0012] Zum Einbringen eines Gestängeabschnitts genügt es, wenn die Aufnahme für die Gestängeabschnitte, beispielsweise eine Kupplung am Drehantrieb für das Gestänge aus ihrer Bohrposition bewegt, beispielsweise nach oben verlagert wird.

[0013] Der Positionswechsel eines üblichen Bohrgeräts kann auch durch Verschwenken zwischen der Bohr- und der Aufnahmeposition geschehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Aufnahme für die Gestängeabschnitte oder das Bohrgerät zwischen den beiden Positionen mit Hilfe eines Hubschlittens oder einer Art Hebebühne zu bewegen, die es erlauben, die Gestängeabschnitte oberhalb der Bohrebene, beispielsweise an der Erdoberfläche in das Gerät einzubringen.

[0014] Beim Verschwenken kann ein Bohrgerät zur Verwendung kommen, das in Bohrrichtung vome oder hinten mit mindestens einem Schwenklager versehen ist. Ein solches Gerät kann aus einem Grundrahmen und einer schwenkbar darauf angeordneten Lafette mit dem eigentlichen Bohrgerät bestehen. Zwischen dem Grundrahmen und der Lafette befindet sich dann ein Schwenkantrieb, beispielsweise ein hydraulischer oder pneumatischer Zylinder. Des weiteren können der Grundrahmen und die Lafette mit einer Verrieglung versehen sein, die das Bohrgerät während des Bohrens gegen unerwünschte Bewegungen sichert.

[0015] Außerdem kann der Grundrahmen auch als Hebebühne dienen oder auf einer Hebebühne angeordnet sein, mit der das Gerät aus der höhenveränderlichen Bohrposition an die Erdoberfläche gefahren wird, um dort einen neuen Gestängeabschnitt einzuschieben oder - in einer Zielgrube - zu entnehmen.

[0016] Bei der Verwendung der efindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß die Rohrabschnitte zum Einschieben in das Bohrgerät oder zum Entnehmen keinen zusätzlichen Raum in einem vorhandenen Kontrollschacht oder in einer ausgehobenen Startgrube erfordern; sie können daher eine dem Schachtdurchmesser bzw. der Länge des Bohrgeräts entsprechende Länge besitzen. Andererseits braucht eine Maschinengrube bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine größere Abmessung in horizontaler Richtung zu besitzen als in etwa der Länge des Bohrgeräts entspricht.

[0017] Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

ein erfindungsgemäßes Bohrgerät in seiner Bohrposition in einem vorhandenen Kontrollschacht,

Fig. 2

das Gerät gemäß Fig. 1 in seiner Aufnahmeposition,

Fig.3

ein verschwenkbar an einem Hubschlitten angeordnetes Bohrgerät in drei verschiedenen Höhenlagen,

Fig. 4

ein Bohrgerät auf einer Hebebühne in seiner Bohrposition und

Fig. 5

das Bohrgerät gemäß Fig. 3 in seiner oberirdischen Aufnahmeposition und

Fig. 6

ein Bohrgerät, dessen Drehantrieb vertikal verfahrbar ist.

[0018] In einem üblichen Kontrollschacht 1 (Maschinengrube/Zielgrube) mit einer verengten Öffnung 2 befindet sich eine Bühne 3 auf Stützen 4 mit einem Bohrgerät 5. Das Bohrgerät besteht aus einem Grundrahmen 6, der über ein Schwenklager 7 mit einer Lafette 8 verbunden ist, auf der sich ein Vorschubantrieb 9 und ein Drehantrieb 10 befinden. Der Vorschubantrieb kann auch auf dem Grundrahmen 6 angeordnet sein. Der Drehantrieb 10 besitzt eine nicht dargestellte Hohlwelle, die so beschaffen ist, daß sie einen Rohrabschnitt 11 aufnehmen kann, dessen vorderes Ende 12 sich mit dem letzten Gestängeabschnitt 13 des bereits im Erdreich befindlichen Teils des Gestänges verschrauben läßt. Um das zu ermöglichen, befindet sich auf der Lafette 8 eine Klemmvorrichtung 14 zum Festhalten des Gestängeabschnitts 13. Die Kraftübertragung zwischen der Hohlwelle und dem Gestängeabschnitt 11 geschieht über Form- oder Reibschluß.

[0019] Sobald der Gestängeabschnitt 11 mit dem Gestängeabschnitt 13 verschraubt ist, drückt der Vorschubantrieb 9 das Gestänge 11, 13 in das Erdreich, bis sich das rückwärtige Ende des Gestängeabschnitts 11 in der Situation des Gestängeabschnitts 13 befindet und die Lafette 8 "leer gefahren" ist. Alsdann wird die Lafette 8 aus der in Fig. 1 dargestellten Bohrposition in die in Fig. 2 dargestellte Aufnahmeposition geschwenkt. Dies geschieht vorzugsweise mit Hilfe eines sich zwischen dem Grundrahmen der Lafette erstreckenden Hydraulikzylinders 15, bis die Lafette 8 eine Lage eingenommen hat, in der sich die Verlängerung der Hohlwellenachse 16 innerhalb der Öffnung 2 des Kontrollschachts 1 erstreckt. In dieser Position ist es ohne weiteres möglich, einen Gestängeabschnitt 11 etwa mit der Länge des Schachtdurchmessers in die Hohlwelle einzubringen, bis es die in Fig. 2 dargestellte Lage erreicht hat. Aus dieser Position läßt sich dann die Lafette mit dem neuen Gestängeabschnitt ohne weiteres in die Bohrposition der Fig. 1 zurückschwenken.

[0020] Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Bohrgerät 5 an einem Hubschlitten 17 angeordnet. Der Hubschlitten ist in einem im Kontrollschacht 1 angeordneten Gerüst 18 verfahrbar und mit einem nicht dargestellten Schwenkantrieb, beispielsweise einem Hydraulikzylinder verbunden, der ein Schrägstellen des Bohrgeräts erlaubt. Auf diese Weise ist es möglich, ein Bohrgerät in Schrägstellung durch die verengte Schachtöffnung 2 zu bewegen und in eine oberirdische Aufnahmeposition zu bringen, auch wenn seine Länge größer ist als die lichte Weite der Schachtöffnung 2. Sobald das Bohrgerät 5 seine obere Position in Fig. 3 erreicht hat, wird es in eine horizontale Lage zurückgeschwenkt, um einen Gestängeabschnitt aufzunehmen.

[0021] Das in einer ausgehobenen Maschinen- bzw. Startgrube 19 zur Verwendung kommende Bohrgerät 5 der Fig. 4 und 5 befindet sich auf einer Hebebühne 20, die sich zwischen Stützen 21 zwischen der Bohrposition (Fig. 4) und der oberirdischen Aufnahmeposition verfahren läßt.

[0022] Bei dem in Fig. 6 dargestellten Bohrgerät ist der Drehantrieb 10 mit einem Hubantrieb 22 verbunden, der eine Verlagerung des Drehantriebs mit seiner Aufnahme 23 für das rückwärtige Ende eines Gestängeabschnitts 11 aus der mit dem im Erdreich befindlichen Gestängeabschnitt 13 fluchtenden Bohrposition nach oben in die dargestellte Position erlaubt. In dieser Position läßt sich ein Gestängeabschnitt 11 in die Aufnahme 23 einbringen, der länger ist als der Abstand zwischen dem Drehantrieb 10 und dem rückwärtigen Ende des bereits im Erdreich befindlichen Gestängeabschnitts 14.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen und Aufweiten von Erdbohrungen oder zum zerstörenden Ersetzen erdverlegter Rohrleitungen mit Hilfe eines in einer Startgrube(2) angeordneten Bohrgeräts (5) mit einem aus mehreren Abschnitten bestehenden Bohrgestänge, dadurch gekennzeichnet, dass nicht das gesamte Bohrgerät, sondem der Drehantrieb (10) für den Vortrieb oder wenigstens ein Teil desselben, das die Aufnahme für die Gestängeabschnitte (11, 13) aufweist, zum Einbringen oder Entnehmen eines Gestängeabschnittes (11, 13) aus seiner Bohrposition in der Siartgrube (2) bewegt wird und der Drehantrieb (10) für den Vortrieb oder wenigstens ein Teil desselben, welches die Aufnahme für die Gestängeabschnitte (11, 13) aufweist nach dem Einbringen oder Entnehmen eines Gestängeabschnitts (11, 13) in die Bohrposition zurückbewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme des Bohrgeräts für einen Gestängeabschnitt nach oben verlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät mit der Gestängeaufnahme aus seiner Bohrposition bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät zum Einbringen oder Entnehmen eines Gestängeabschnitts in die Gestängeaufnahme aus seiner Bohrposition in der Startgrube in eine Lage bewegt wird, die ein Einbringen eines Rohrabschnitts von außerhalb der Startgrube in die Gestängeaufnahme erlaubt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät in der Startgrube aus seiner Bohrposition in eine Aufnahmeposition verschwenkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät aus seiner Bohrposition in der Startgrube in eine Aufnahme- oder Entnahmeposition außerhalb der Startgrube in eine oberirdische Position bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestängeaufnahme des Bohrgeräts angehoben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgerät in der Startgrube um einen vome oder hinten gelegenen Drehpunkt in eine Schräglage verschwenkt wird.

9. Verwendung eines Bohrgeräts mit einer Aufnahme (23) für Gestängeabschnitte (11) und einem in Bohrrichtung vorne oder hinten angeordneten Schwenklager (7) in dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

10. Verwendung eines Bohrgeräts, dessen Aufnahme (23) für die Gestängeabschnitte (11) mit einem Hubantrieb (22) versehen ist, in dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 und 7.

11. Verwendung eines auf einem Hubschlitten (17) oder einer Hebebühne (20) angeordneten Bohrgeräts in dem Verfahren nach Anspruch 6.

Claims

1. Method for forming and widening earth bores or for destructively replacing earth-iaid pipelines using a drilling device (5), which is arranged in a start pit (2) and comprises a drill pipe consisting of a plurality of portions, characterised in that not the entire drilling device, but rather the rotary drive (10) for propulsion, or at least a part thereof comprising the receptacle for the pipe portions (11, 13), is moved from its drilling position in the start pit (2) for introducing or removing a pipe portion (11, 13), and the rotary drive (10) for propulsion, or at least a part thereof comprising the receptacle for the pipe portions (11, 13), is moved back into the drilling position after the introduction or removal of a pipe portion (11, 13).

2. Method according to Claim 1, characterised in that the receptacle in the drilling device for a pipe portion is upwardly displaced.

3. Method according to either Claim 1 or Claim 2, characterised in that the drilling device comprising the pipe receptacle is moved out of its drilling position.

4. Method according to Claim 1, characterised in that the drilling device for introducing or removing a pipe portion into or from the pipe receptacle is moved from its drilling position in the start pit into a position allowing a tube portion to be introduced into the pipe receptacle from outside the start pit.

5. Method according to Claim 1, characterised in that the drilling device in the start pit is swivelled from its drilling position into a receiving position.

6. Method according to Claim 5, characterised in that the drilling device is moved from its drilling position in the start pit into a receiving or removing position outside the start pit and into an aboveground position.

7. Method according to either Claim 1 or Claim 2, characterised in that the pipe receptacle in the drilling device is raised.

8. Method according to any one of Claims 1 to 6, characterised in that the drilling device in the start pit is swivelled into an oblique position about a pivotal point located toward the front or toward the rear.

9. Use of a drilling device comprising a receptacle (23) for pipe portions (11) and a pivot bearing (7) arranged In the drilling direction toward the front or toward the rear in the method according to any one of Claims 1 to 5.

10. Use of a drilling device, the receptacle (23) of which is provided with a lift drive (22) for the pipe portions (11), in the method according to any one of Claims 1, 2 and 7.

11. Use of a drilling device arranged on a lifting slide (17) or a lifting platform (20) in the method according to Claim 6.

Revendications

1. Procédé pour réaliser et élargir des forages dans la terre ou pour le remplacement destructif de conduites posées dans la terre au moyen d'un équipement de forage (5) disposé dans une fosse de départ (2) comprenant une tige de forage composée d'un ou de plusieurs tronçons, caractérisé en ce que l'entraînement rotatif (10) pour le creusement, ou au moins une partie de celui-ci qui présente le logement pour les tronçons de tiges (11, 13), et non pas l'ensemble de l'équipement de forage, est déplacé à partir de sa position de forage dans la fosse de départ (2) afin de mettre en place ou d'enlever un tronçon de tige (11, 13) et que l'entraînement rotatif (10) pour le creusement, ou au moins une partie de celui-ci qui présente le logement pour les tronçons de tige (11, 13), est ramené dans la position de forage après la mise en place ou l'enlèvement d'un tronçon de tige (11, 13) .

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement de l'équipement de forage pour un tronçon de tige est déplacé vers le haut.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'équipement de forage est déplacé avec le logement de tige à partir de sa position de forage.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement de forage, pour mettre en place ou enlever un tronçon de tige dans le logement de tige, est déplacé à partir de sa position de forage dans la fosse de départ pour aller dans une position qui permet une mise en place d'un tronçon de tube de l'extérieur de la fosse de départ dans le logement de tige.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement de forage dans la fosse de départ est pivoté de sa position de forage dans une position de logement.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'équipement de forage est déplacé de sa position de forage dans la fosse de départ dans une position de logement ou d'enlèvement à l'extérieur de la fosse de départ dans une position au-dessus du sol.

7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le logement de tige de l'équipement de forage est relevé.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'équipement de forage dans la fosse de départ est pivoté dans une position oblique autour d'un point de rotation situé à l'avant ou à l'arrière.

9. Utilisation d'un équipement de forage avec un logement (23) pour des tronçons de tige (11) et un palier de pivotement (7) disposé à l'avant ou à l'arrière dans la direction de forage dans le procédé selon l'une des revendications 1 à 5.

10. Utilisation d'un équipement de forage dont le logement (23) pour les tronçons de tige (11) est muni d'un entraînement de levage (22) dans le procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 7.

11. Utilisation d'un outillage de forage disposé sur un coulisseau de levage (17) ou une plate-forme de levage (20) dans le procédé selon la revendication 6.

Zeichnung