WO2019166153A1 - Verfahren und system zum erstellen eines gründungselementes im boden - Google Patents

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WO2019166153A1
WO2019166153A1 PCT/EP2019/051171 EP2019051171W WO2019166153A1 WO 2019166153 A1 WO2019166153 A1 WO 2019166153A1 EP 2019051171 W EP2019051171 W EP 2019051171W WO 2019166153 A1 WO2019166153 A1 WO 2019166153A1
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/22—Placing by screwing down
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a foundation element in the ground by means of a construction device, wherein by means of a machining tool, a hole in the bottom is formed, in which the foundation element is created, wherein at least by means of a control and evaluation depending on a processing depth an operating variable of the construction equipment is detected, which changes depending on a soil condition, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a system for creating a foundation element in the ground with a construction device, wherein a hole in the ground is formed by means of a tillage tool, in which the foundation element is created, wherein by means of a control and evaluation depending on a processing depth at least one operating size of the Building equipment is detected, which changes depending on a soil condition, according to the preamble of claim 12th
  • a soil profile is usually created for the ground.
  • the soil profile indicates which structure, in particular layer structure, the ground has. Knowing the soil profile of the foundation is important in many ways. On the one hand, the load-bearing capacity of the ground depends on the soil profile, which has a significant influence on the design of the foundation elements. On the other hand, the soil profile is also essential from an economic point of view, since it is determined by the structure of the soil, how complex the Creation of a foundation element is.
  • test bores are carried out on a subsoil, depending on the size, in order to determine, for example on the basis of cores, with which soil profile the subsoil is constructed.
  • a soil profile may vary widely even in a localized area. Usually, these fluctuations consist in changes in the thickness of the individual soil layers occurring, and possibly also a rock horizon.
  • EP 1 942 247 B1 discloses a method for positive displacement drilling in which the torque and the penetration depth of the drill string per revolution during operation are measured in order to make a statement about the load bearing capacity of the floor. It is taught to carry out the carrying capacity in advance by means of test bores in soil layers with known properties, so that a load capacity index can be assigned to the measured operating parameters by means of an assignment specification. In practice, an exact assignment of a measured operating parameter to a certain carrying capacity can be problematic and prone to error.
  • the invention is based on the invention to provide a method and a system for creating a foundation element in the soil, with which a layer structure of the soil can be determined particularly accurately for a foundation element.
  • the inventive method is characterized in that in the control and evaluation an expected soil profile is entered, which is a Indicates the layer structure of the soil with soil layers of different soil properties, and that the detected, at least one operating variable is correlated with the entered soil profile by the control and evaluation unit in order to determine the processing depth at which a transition between soil layers is different Soil condition is present.
  • a basic idea of the invention is to take into account, when determining the type of soil during the processing of a soil, a soil profile created for the soil.
  • a previously created soil profile indicates the sequence of different soil layers made of different materials and with different strengths and load capacities.
  • the invention is based on the finding that a soil profile on a ground can be subject to locally strong fluctuations, but these fluctuations essentially relate to a thickness or a depth level of the soil layers, while the number and sequence of soil layers remains unchanged.
  • an operating variable or an operating parameter is detected, which may be, for example, the torque or a power of the hydraulic drive. This operating variable is correlated with the first soil layer of the soil profile.
  • first processing depth If, at a certain first processing depth, a significant change in the size of the enterprise is then detected, this is due to knowledge of the invention due to a change in the soil layer.
  • This change at a first processing depth can then be determined as a first layer transition.
  • the second, third and subsequent layer transitions can then be determined correspondingly at a given processing depth.
  • the actual soil profile at the place of production can thus be ascertained, wherein the individual layer transitions at given depths may differ from the previously determined soil profile.
  • the previously determined soil profile is determined by one or more test bores at specific locations, with an average soil profile being determined therefrom.
  • an expected value of the at least one operating variable is determined by the control and evaluation unit for each soil layer of the input soil profile. If, for example, the soil profile initially has a clay layer and then a gravel layer, the control and evaluation unit can query a value, for example, from a database with regard to the operating variable to be measured, which is to be expected in the case of this soil layer. Thus, it can also be verified by the control and evaluation unit that an actually processed soil layer coincides with the expected soil layer in accordance with the predetermined soil profile. Thus, it is also possible to determine special cases in which one or more soil layers are dispensed with in relation to the entered desired soil profile at a processing location.
  • a current soil profile is generated by the control and evaluation unit for the processing location.
  • This current or actual soil profile can then be stored and also compared with the predetermined desired soil profile, which has been determined beforehand by test bores.
  • the device operator has the option of specifying the current soil profile created in this way for the next pending processing as the desired soil profile.
  • a single operating variable or a single operating parameter can be used to determine the currently processed soil layer.
  • a propulsion speed for a given propulsion force can be detected as the operating variable.
  • a soil characteristic value can be determined, which can be assigned on the basis of stored values in a database of a specific soil type or soil layer.
  • the at least one operating variable is detected by means of at least one detection device on the construction equipment.
  • the detection device may in particular be a sensor which detects an operating variable, such as the rotational speed, directly.
  • the detection devices can also work indirectly, whereby a torque is calculated and determined, for example, via the power consumption of a hydraulic rotary drive.
  • the detection devices are connected via a wired or wireless connection with the control and evaluation unit.
  • the control and evaluation unit can be located directly on the construction equipment or in a control center, which is then in data communication via a corresponding connection to the construction equipment.
  • any suitable operating variable or operating parameters can be selected and used for the method according to the invention.
  • the at least one operating variable is selected from the following variables: torque, speed, power, feed force, feed rate, acceleration, energy input, oscillations, sound, hydraulic pressure and / or hydraulic flow .
  • a combination of a plurality of operating variables can also be selected, so that a statement about the currently processed soil layer can be made by the control and evaluation unit with particularly great certainty.
  • the control and evaluation unit has a database in which operating variables and / or soil characteristics are stored for certain soil layers.
  • the database can already be specified when a construction equipment is delivered, or it can be installed by a central office during operation or provided with new or supplemented values and maintained.
  • the device driver or the control and evaluation unit it is possible for the device driver or the control and evaluation unit to Even preferred data sets, that is to say preferred input variables, are stored for specific soil characteristics which have been created and determined for the respective processing location or for the respective device.
  • the database can thus represent an expert system, wherein an automatic improvement and change of the stored data records can also be provided on the basis of a preferred self-learning logic of the control and evaluation unit.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in the fact that the control and evaluation unit determines and compares ground characteristic values which are stored for specific operating variables when ascertaining operating variables, a current ground value being determined.
  • the control and evaluation unit recognizes, by comparing the input quantity, for example the torque, with a resulting output variable, ie an adjusting rotational speed of the drilling tool or the cutting wheel, that a soil layer with a changed strength and thus with another soil cultivation value is discussed. If necessary, the control and evaluation unit can change the input variables in accordance with the currently determined soil parameter or the currently determined soil layer.
  • the rotational speed and the feed force can be reduced in order to avoid excessive tool wear and to provide the best possible cutting or removal conditions for the soil layer.
  • the control and evaluation unit can change the input or operating variable according to the detected data record or, for example, display the device driver on a monitor.
  • the previous operating variable can be created by a suitable operating parameter for the soil characteristic value. In this case, an applied torque would thus be changed as a function of the determined soil characteristic value which is assigned to a specific soil layer after evaluation of the database.
  • a soil profile is determined by the soil cultivation parameters via the processing depth or pre-production line. and evaluation unit is determined and stored.
  • a soil characteristic such as loam, sand, gravel, rock, etc.
  • these values and thus also a soil profile can be queried via the control and evaluation unit from a control center.
  • a construction equipment can not only be used for working the soil, but it can also be used as a probing or analysis tool for exploring a soil profile.
  • preferred operating variables are determined by the control and evaluation unit for the current soil profile over the processing depth and stored as a data record in the database.
  • a pattern data set for a hole at a construction site with the previously determined soil profile can be created, for example, up to a first depth a first torque and a first feed force, then at a second depth, from which a second layer of soil is given, a second Torque are stored with a second feed force and so on.
  • Such a record for a floor with a special soil profile can then be retrieved for further processing at the same site. It can be assumed that at a construction site, a soil profile rarely changes abruptly. On the basis of the data of the first processing, it is thus possible to effectively prepare further processing, in particular, bores or slots, even by less experienced device operators.
  • the method according to the invention can be used in the various soil working variants.
  • a particularly preferred variant of the method is that drilling is carried out with a drilling tool or milling with a trench wall cutter as soil cultivation.
  • the drilling can be a continuous drilling, for example with an endless screw or a discontinuous drilling, such as with a drilling bucket or with a simple auger.
  • the method according to the invention can also be used in double-head drilling, in which at least two rotary drive units are provided. It can be a first rotary drive unit may be provided for an internal drilling tool, while a further rotary drive unit for an external drill pipe is arranged. Drilling in the ground also includes rock drilling, which can be done in an approximate vertical wall or even at the ceiling area in a tunnel, such as with anchor or HDI drilling.
  • a trench wall cutter When milling a trench wall cutter is preferably used with at least one pair, preferably two pairs of rotationally driven cutting wheels.
  • the milling of a milling slot can be carried out in a single-phase, two-phase or a CSM R process, in which a soil mortar mixture is produced in situ in the milling slot by the milling cutter. It can be provided one or more Fräsradantriebe.
  • the invention further comprises a system or installation for creating a foundation element in the ground, which is characterized in that an expected soil profile can be entered in the control and evaluation unit, which indicates by a layer structure of the soil with soil layers of different soil properties, and that the detected, at least one operating variable can be correlated with the entered soil profile by the control and evaluation unit in order to determine at which processing depth a transition exists between soil layers of different soil properties.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mittels eines Baugeräts, wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeuges ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird, wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welches sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingegeben wird, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem angegebenen Bodenprofil in Korrelation gesetzt wird, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheiten vorliegt.

Description

VERFAHREN UND SYSTEM ZUM ERSTELLEN EINES GRÜNDUNGSELEMENTES IM BODEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Bo- den mittels eines Baugeräts, wobei mittels eines Bearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird, wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe min- destens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von ei- ner Bodenbeschaffenheit ändert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Die Erfindung betrifft weiter ein System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mit einem Baugerät, wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird, wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bearbeitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Bei der Erstellung von Gründungselementen, etwa von Gründungspfählen oder Schlitzwänden, bei größeren Bauvorhaben wird üblicherweise für den Baugrund ein Bodenprofil erstellt. Das Bodenprofil gibt dabei an, welchen Aufbau, insbesondere Schichtaufbau, der Baugrund aufweist. Eine Kenntnis des Bodenprofils des Baugrun- des ist in mehrfacher Hinsicht wichtig. Zum einen hängt von dem Bodenprofil die Trag- fähigkeit des Baugrundes ab, was einen wesentlichen Einfluss auf die Auslegung der Gründungselemente hat. Zum anderen ist das Bodenprofil auch aus wirtschaftlicher Sicht wesentlich, da durch den Aufbau des Bodens bestimmt wird, wie aufwändig die Erstellung eines Gründungselementes ist. So ist beispielsweise das Erstellen eines Bohrpfahles in einem Baugrund mit einem großen Anteil an Felsmaterial aufgrund des geringeren Vortriebs und des höheren Werkzeugverschleißes aufwändiger als die Er- stellung eines Bohrpfahles in einem Baugrund mit Sand-, Kies-, und/oder Tonschich- ten.
Aus diesem Grund werden an einem Baugrund abhängig von der Größe eine oder mehrere Probebohrungen durchgeführt, um etwa anhand von Bohrkernen zu ermitteln, mit welchem Bodenprofil der Baugrund aufgebaut ist.
Abhängig von der Geologie des Baugrunds kann jedoch ein Bodenprofil selbst in ei- nem örtlich begrenzten Bereich stark schwanken. Üblicherweise bestehen diese Schwankungen darin, dass Dickenänderungen der einzelnen Bodenschichten auftre- ten und sich gegebenenfalls auch ein Felshorizont ändert.
Aus der EP 1 942 247 B1 ist ein Verfahren zum Verdrängerbohren bekannt, bei dem das Drehmoment und die Eindringtiefe des Bohrstranges pro Umdrehung im Betrieb gemessen werden, um eine Aussage über die Tragfähigkeit des Bodens zu treffen. Dabei wird gelehrt, die Tragfähigkeit vorab durch Probebohrungen in Bodenschichten mit bekannten Eigenschaften durchzuführen, so dass mittels einer Zuordnungsvor- schrift eine Tragfähigkeitskennzahl bei den gemessenen Betriebsparametern zugeord- net werden kann. In der Praxis kann eine exakte Zuordnung eines gemessenen Be- triebsparameters zu einer bestimmten Tragfähigkeit problematisch und fehleranfällig sein.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden anzugeben, mit welchen für ein Grün- dungselement ein Schichtaufbau des Bodens besonders genau ermittelt werden kann.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch ein Verfahren mit den Merkma- len des Anspruchs 1 und zum anderen mit einem System mit den Merkmalen des An- spruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängi- gen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingegeben wird, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bodenbeschaf- fenheit angibt, und dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindes- tens eine Betriebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation gesetzt wird, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschich- ten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.
Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, bei der Bestimmung der Bodenart während der Bearbeitung eines Bodens ein zum Baugrund erstelltes Bodenprofil zu berücksich- tigen. Ein vorab erstelltes Bodenprofil gibt die Abfolge verschiedener Bodenschichten aus unterschiedlichen Materialien und mit unterschiedlichen Festigkeiten und Tragfä- higkeiten an. Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass ein Bodenprofil an einem Baugrund örtlich starken Schwankungen unterworfen sein kann, wobei sich diese Schwankungen jedoch im Wesentlichen auf eine Dicke oder ein Tiefenniveau der Bodenschichten beziehen, während die Anzahl und Abfolge der Bodenschichten unverändert bleibt. Gemäß der Erfindung wird bei der Bearbeitung des Bodens eine Betriebsgröße oder ein Betriebsparameter erfasst, welcher beispielsweise das Dreh- moment oder eine Leistung des hydraulischen Antriebs sein kann. Diese Be- triebsgröße wird mit der ersten Bodenschicht des Bodenprofils in eine Korrelation ge- setzt. Wird bei einer bestimmten ersten Bearbeitungstiefe dann eine signifikante Än- derung der Betriebsgröße festgestellt, so ist dies nach Erkenntnis der Erfindung auf eine Änderung der Bodenschicht zurückzuführen. Diese Änderung bei einer ersten Bearbeitungstiefe kann dann als ein erster Schichtübergang festgestellt werden. Bei entsprechend nachfolgenden Änderungen können dann entsprechend der zweite, dritte und folgende Schichtübergänge bei einer gegebenen Bearbeitungstiefe festge- stellt werden.
Für die Erstellung eines konkreten Gründungselementes kann so das am Erstellungs- ort tatsächliche Bodenprofil festgestellt werden, wobei sich die einzelnen Schichtüber- gänge bei vorgegebenen Tiefen von dem zuvor ermittelten Bodenprofil unterscheiden können. Üblicherweise wird das vorab ermittelte Bodenprofil durch eine oder mehrere Probebohrungen an bestimmten Stellen ermittelt, wobei hieraus ein Durchschnittsbo- denprofil ermittelt wird. Durch die konkrete Feststellung eines tatsächlichen Bodenpro- fils an jedem Bearbeitungsort kann so eine zuverlässige Aussage über die Tragfähig- keit des Gründungselementes und auch über den tatsächlich notwendigen Aufwand zur Erstellung des Gründungselementes getroffen werden. Dies ermöglicht auch eine besonders korrekte und autwandsabhängige Berechnung und Abrechnung eines Gründungselementes abhängig von den tatsächlich gegebenen Bodenverhältnissen.
Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit zu jeder Bodenschicht des eingegebenen Bodenprofils ein zu erwartender Wert der mindestens einen Betriebsgröße ermittelt wird. Weist das Bodenprofil beispielsweise zunächst eine Ton- und dann eine Kiesschicht auf, kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit hinsichtlich der zu messenden Betriebsgröße ein Wert etwa aus einer Datenbank abgefragt werden, welcher bei dieser Boden- schicht zu erwarten ist. So kann durch die Steuer- und Auswerteeinheit auch verifiziert werden, dass eine tatsächlich bearbeitete Bodenschicht mit der zu erwartenden Bo- denschicht gemäß dem vorgegebenen Bodenprofil übereinstimmt. So können auch Sonderfälle ermittelt werden, bei welchen an einem Bearbeitungsort ein oder mehrere Bodenschichten gegenüber dem eingegebenen Soll-Bodenprofil entfallen sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für den Bearbeitungsort ein aktuelles Bodenprofil er- zeugt wird. Dieses aktuelle oder Ist-Bodenprofil kann dann abgespeichert und auch mit dem vorgegebenen Soll-Bodenprofil, welches vorab durch Probebohrungen ermit- telt worden ist, abgeglichen werden. Der Gerätebediener hat dabei die Möglichkeit, das so erstellte aktuelle Bodenprofil für die nächste anstehende Bearbeitung als Soll- Bodenprofil vorzugeben.
Grundsätzlich kann gemäß der Erfindung lediglich eine einzelne Betriebsgröße oder ein einzelner Betriebsparameter zur Bestimmung der aktuell bearbeiteten Boden- schicht herangezogen werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterentwick- lung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass mehrere Betriebsgrößen erfasst wer- den und dass die mehreren Betriebsgrößen in Korrelation zueinander gesetzt werden, wobei ein Bodenkennwert für die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt wird. So kann beispielsweise nicht nur das Drehmoment bei einem Bohrwerkzeug, sondern auch eine Vortriebsgeschwindigkeit bei einer vorgegebenen Vortriebskraft als Be- triebsgröße erfasst werden. Insbesondere durch die Kombination des Drehmomentes oder einer Drehzahl mit einer Vortriebsgeschwindigkeit oder einer Vortriebskraft kann eine noch bessere Aussage über die Beschaffenheit einer zu bearbeitenden Boden- schicht getroffen werden. Hieraus kann ein Bodenkennwert ermittelt werden, welcher anhand von abgespeicherten Werten in einer Datenbank einer bestimmten Bodenart oder Bodenschicht zugeordnet werden kann.
Zur Erfassung der entsprechenden Betriebsgrößen ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass die mindestens eine Betriebsgröße mittels mindestens einer Erfassungseinrichtung an dem Baugerät erfasst wird. Die Erfassungseinrichtung kann insbesondere ein Sensor sein, welcher eine Betriebsgröße, etwa die Drehzahl, unmit- telbar erfasst. Die Erfassungseinrichtungen können jedoch auch indirekt arbeiten, wo- bei etwa über die Leistungsaufnahme eines hydraulischen Drehantriebes ein Drehmo- ment errechnet und bestimmt wird. Die Erfassungseinrichtungen sind über eine Draht- oder Funkverbindung mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinheit kann sich dabei unmittelbar am Baugerät oder in einer Zentrale befin- den, welche dann über eine entsprechende Verbindung mit dem Baugerät in Daten- verbindung steht.
Grundsätzlich kann jede geeignete Betriebsgröße oder Betriebsparameter für das er- findungsgemäße Verfahren ausgewählt und eingesetzt werden. Besonders aussage- kräftig ist es nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass die mindestens eine Betriebsgröße ausgewählt ist aus den Größen Drehmoment, Dreh- zahl, Leistung, Vorschubkraft, Vorschubgeschwindigkeit, Beschleunigung, Energieein- trag, Schwingungen, Schall, Hydraulikdruck und/oder Hydraulikstrom. Insbesondere kann auch eine Kombination von mehreren Betriebsgrößen ausgewählt werden, so dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit besonders großer Sicherheit eine Aus- sage über die momentan bearbeitete Bodenschicht getroffen werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante der Erfindung ist es vorgese- hen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit eine Datenbank autweist, in der für be- stimmte Bodenschichten Betriebsgrößen und/oder Bodenkennwerte abgespeichert werden. Die Datenbank kann bereits bei der Auslieferung eines Baugeräts vorgegeben sein oder im Betrieb von einer Zentrale aufgespielt oder mit neuen oder ergänzten Werten versehen und gepflegt werden. Weiterhin ist es nach einer Variante der Erfin- dung möglich, dass seitens des Gerätefahrers oder von der Steuer- und Auswerteein- heit selbst bevorzugte Datensätze, das heißt bevorzugte Eingangsgrößen für bestimm- ten Bodenkennwerte abgespeichert werden, die für den jeweiligen Bearbeitungsort o- der für das jeweilige Gerät erstellt und ermittelt worden sind. Die Datenbank kann so ein Expertensystem darstellen, wobei auch eine automatische Verbesserung und Än- derung der hinterlegten Datensätze aufgrund einer bevorzugten selbstlernenden Logik der Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen sein können.
Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit bei ermittelten Betriebsgrößen Bodenkennwerte, welche für bestimmten Betriebsgrößen abgespeichert sind, abgefragt und verglichen werden, wobei ein aktueller Bodenwert bestimmt wird. Erkennt beispielsweise die Steuer- und Auswerteeinheit durch einen Vergleich der Eingangsgröße, etwa des Drehmomentes, mit einer resultierenden Ausgangsgröße, also eine sich einstellenden Drehzahl des Bohrwerkzeuges oder des Fräsrades, dass eine Bodenschicht mit geänderter Festig- keit und damit mit einem anderen Bodenbearbeitungswert durchörtert wird, kann die Steuer- und Auswerteeinheit entsprechend dem aktuell ermittelten Bodenkennwert oder der aktuellen festgestellten Bodenschicht die Eingangsgrößen ändern. So kann etwa beim Feststellen einer Felsschicht die Drehzahl und die Vorschubkraft herabgesetzt werden, um einen übermäßigen Werkzeugverschleiß zu vermeiden und möglichst op- timale Schnitt- oder Abtragsbedingungen für die Bodenschicht vorzusehen. Wird ein Datensatz mit einem gleichen oder ähnlichen Bodenkennwert in der Datenbank ermit- telt, so kann die Steuer- und Auswerteeinheit die Eingangs- oder Betriebsgröße ent- sprechend dem festgestellten Datensatz ändern oder dem Gerätefahrer beispiels weise an einem Monitor anzeigen. In einem Automatikmodus kann die bisherige Be- triebsgröße durch eine geeignete Betriebsgröße für den Bodenkennwert erstellt wer- den. In diesem Fall würde also ein anliegendes Drehmoment abhängig von dem fest- gestellten Bodenkennwert, welcher einer bestimmten Bodenschicht zugeordnet ist, nach Auswertung der Datenbank geändert werden.
Insbesondere beim Durchörtern eines Bodens mit verschiedenen Bodenschichten ist es nach einer Verfahrensvariante der Erfindung vorteilhaft, dass anhand der bei der Bodenbearbeitung ermittelten Bodenkennwerte über die Bearbeitungstiefe oder Vor- triebsstrecke ermittelten Bodenbearbeitungswerte ein Bodenprofil durch die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt und gespeichert wird. Dabei kann entsprechend hinter legten Daten in der Datenbank einem Bodenkennwert eine bestimmte Bodenart, etwa Lehm, Sand, Kies, Gestein etc. zugeordnet werden, wobei dies vorzugsweise auch unter Berücksichtigung des hinterlegten Bodenprofils erfolgt. Über eine vorzugsweise vorhandene Datenfernverbindung können diese Werte und damit auch ein Bodenprofil über die Steuer- und Auswerteeinheit von einer Zentrale aus abgefragt werden. Damit kann ein Baugerät nicht nur zum Bearbeiten des Bodens verwendet werden, sondern es kann auch als ein Sondierungs- oder Analysewerkzeug zum Erkunden eines Bo- denprofils eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für das aktuelle Bodenprofil bevorzugte Betriebsgrößen über die Bearbeitungstiefe ermittelt und als ein Datensatz in der Datenbank hinterlegt werden. So kann beispielsweise ein Musterdatensatz für eine Bohrung an einer Baustelle mit dem vorab ermittelten Bodenprofil erstellt werden, wobei beispielsweise bis zu einer ersten Bohrtiefe ein erstes Drehmoment und eine erste Vorschubkraft, anschließend bei einer zweiten Bohrtiefe, ab welcher eine zweite Bodenschicht gegeben ist, ein zweites Drehmoment mit einer zweiten Vorschubkraft und so weiter abgespeichert werden. Ein derartiger Datensatz für einen Boden mit einem speziellen Bodenprofil kann dann für eine weitere Bearbeitung an der gleichen Baustelle abgerufen werden. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass sich an einer Baustelle ein Bodenprofil nur selten sprunghaft ändert. Anhand der Daten der ersten Bearbeitung können so effektiv die weitere Bearbeitung, insbesondere Bohrun- gen oder Schlitze, auch von weniger erfahrenen Geräteführern erstellt werden.
Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren bei den verschiedenen Bodenbe- arbeitungsvarianten einsetzbar. Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante be- steht darin, dass als Bodenbearbeitung ein Bohren mit einem Bohrwerkzeug oder ein Fräsen mit einer Schlitzwandfräse durchgeführt wird. Das Bohren kann dabei ein kon- tinuierliches Bohren, etwa mit einer Endlosschnecke oder ein diskontinuierliches Boh- ren, etwa mit einem Bohreimer oder mit einer einfachen Bohrschnecke sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch beim Doppelkopfbohren einsetzbar, bei welchem mindestens zwei Drehantriebseinheiten vorgesehen sind. Dabei kann eine erste Drehantriebseinheit für ein innenliegendes Bohrwerkzeug vorgesehen sein, wäh- rend eine weitere Drehantriebseinheit für ein außenliegendes Bohrrohr angeordnet ist. Bei einem Bohren in dem Boden ist auch ein Gesteinsbohren mitumfasst, welches etwa bei einem Anker- oder HDI-Bohren in eine etwa vertikale Wand oder sogar am Deckenbereich in einem Tunnel durchgeführt werden kann.
Beim Fräsen wird vorzugsweise eine Schlitzwandfräse mit mindestens einem Paar, vorzugsweise zwei Paaren von drehend angetriebenen Fräsrädern eingesetzt. Das Fräsen eines Frässchlitzes kann dabei in einem Einphasen-, Zweiphasen- oder einem CSMR-Verfahren durchgeführt werden, bei welchem in situ in dem Frässchlitz durch die Fräse eine Bodenmörtelmischung hergestellt wird. Es können ein oder mehrere Fräsradantriebe vorgesehen sein.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein System oder eine Anlage zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingebbar ist, welches durch einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unterschiedlicher Bo- denbeschaffenheit angibt, und dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die er- fasste, mindestens eine Betriebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrela- tion setzbar ist, um festzustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwi- schen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mittels eines Bau- geräts,
wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird,
wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bear- beitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingege- ben wird, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von un- terschiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und
dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Be- triebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation gesetzt wird um fest- zustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit zu jeder Bodenschicht des eingege- benen Bodenprofils ein zu erwartender Wert der mindestens einen Betriebsgröße ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für den Bearbeitungsort ein aktuelles Bodenprofil erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Betriebsgrößen erfasst werden und
dass die mehreren Betriebsgrößen in einer Korrelation zueinander gesetzt werden, wobei ein Bodenkennwert durch die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Betriebsgröße mittels mindestens einer Erfassungsein- richtung an dem Baugerät erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Betriebsgröße ausgewählt ist aus den Größen Drehmo- ment, Drehzahl, Leistung, Vorschubkraft, Vorschubgeschwindigkeit, Beschleuni- gung, Energieeintrag, Schwingungen, Schall, Hydraulikdruck und/oder Hydraulik- strom.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuer- und Auswerteeinheit eine Datenbank aufweist, in welcher für be- stimmte Bodenschichten Betriebsgrößen und/oder Bodenkennwerte abgespei- chert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit bei ermittelten Betriebsgrößen Boden- kennwerte, welche für bestimmte Betriebsgrößen abgespeichert sind, abgefragt und verglichen werden, wobei ein aktueller Bodenkennwert bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass anhand der bei der Bodenbearbeitung ermittelten Boden kennwerte ein Bo- denprofil durch die Auswerte- und Steuereinheit ermittelt und gespeichert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit für das aktuelle Bodenprofil bevor- zugte Betriebsgrößen über die Bearbeitungstiefe ermittelt und als ein Datensatz in der Datenbank hinterlegt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Bodenbearbeitung ein Bohren mit einem Bohrwerkzeug eines Drehbohr- gerätes oder ein Fräsen mit einer Schlitzwandfräse durchgeführt wird.
12. System zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mit einem Baugerät, wobei mittels eines Bodenbearbeitungswerkzeugs ein Loch im Boden gebildet wird, in welchem das Gründungselement erstellt wird,
wobei mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit in Abhängigkeit von einer Bear- beitungstiefe mindestens eine Betriebsgröße des Baugeräts erfasst wird, welche sich abhängig von einer Bodenbeschaffenheit ändert,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Steuer- und Auswerteeinheit ein zu erwartendes Bodenprofil eingebbar ist, welches einen Schichtaufbau des Bodens mit Bodenschichten von unter- schiedlicher Bodenbeschaffenheit angibt, und
dass durch die Steuer- und Auswerteeinheit die erfasste, mindestens eine Be- triebsgröße mit dem eingegebenen Bodenprofil in Korrelation setzbar ist, um fest- zustellen, bei welcher Bearbeitungstiefe ein Übergang zwischen Bodenschichten unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit vorliegt.
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