用于在土壤中制成水平孔的方法以及水平钻孔设备 |
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| 申请号 | CN201180016486.2 | 申请日 | 2011-03-31 | 公开(公告)号 | CN102985634B | 公开(公告)日 | 2015-11-25 |
| 申请人 | TRACTO技术有限责任两合公司; 苏伊士环能; | 发明人 | E·科赫; S·菲舍尔; A·J·汉泽斯; | ||||
| 摘要 | 一种用于在 土壤 中制成 水 平孔的方法，其具有如下步骤：制出横截面为圆形的基坑；将水平钻孔设备沉入所述基坑中，其中，所述水平钻孔设备至少在该水平钻孔设备沉入之后被布置于所述基坑里面的部段中部分地具有圆形的横截面；通过使用所述水平钻孔设备而制出水平孔。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在土壤中制成水平孔的方法，其包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 用于在土壤中制成水平孔的方法以及水平钻孔设备技术领域[0001] 本发明涉及一种用于在土壤中制成水平孔的方法以及一种在该方法中使用的水平钻孔设备。 背景技术[0002] 水平钻孔设备应用于使用无沟施工方法在土壤中置入输入管道和排出管道或者不挖沟地更换已经铺设的旧管道。 [0003] 目前存在有大量的不同的水平钻孔设备。钻头借助钻杆和从一个被定位在地表面的钻架出发首先倾斜地推进进入土壤直到钻头达到所期望的深度为止的水平钻孔设备得到广泛应用。接着钻头为了钻挖所期望的水平孔而被转向水平状态。一个这样的水平孔的目标点例如可能在专门为此挖掘的目标基坑中或者在一个地下室中或者它同样可以，即如同起始点一样，位于地表面上。为此，为了使钻头重新露出地表面，钻头在一定的钻孔进度之后被转向进入倾斜指向上方的方向。 [0004] 在钻头到达目标点之后，这个钻头通常被一个扩径装置替换，例如一个锥形扩径体，以便在借助钻架抽回钻杆时对之前制成的(导)孔进行扩径。在这种情况下可以设置如下：在扩径装置上挂上需要新引入的管道，以便在对导孔扩径的同时将这个管道引入土壤中。 [0005] 水平钻孔设备还被用于不挖沟地更换铺设在土壤中的旧管道。为此在第一道工序中钻杆从钻架开始沿旧管道(和特别是穿过旧管)被推进和在到达例如可能位于管道系统的维护井中的目标点之后，钻杆的前端部与一个扩径装置相连接，通过该扩径装置，旧管在钻杆抽回过程中被破碎或者胀裂，其中，被破坏的旧管的碎块被径向挤入周围的土壤中。同时新管可以被引入旧管中。通过将旧管破坏和将旧管的碎块挤出，新管具有的外径可以与旧管的外径相同或者甚至超过这个外径。 [0006] 作为可选方案，还存在在钻杆的后端部上连接一个衔接器代替扩径装置的可能性，该衔接器作用于旧管的后侧端部并将这个旧管在抽回钻杆的过程中从土壤中拉出。通过这种方式可以避免旧管的碎片残留在土壤中，这些碎片否则会由于与周围的土壤所施加的压力相结合的尖棱的破边之故而损伤新管。 [0007] 水平钻孔设备总是具有一个直线驱动器，通过该直线驱动器钻杆被推进进入土壤中以及从土壤中被抽回。另外总是设置有一个旋转驱动器，通过该旋转驱动器可以使钻杆(和与之相连接的钻头或者扩径头)旋转。通过使钻头或者扩径头旋转可以提高在土壤中的推进。 [0008] 另外，在大部分可控的水平钻孔设备中为了能够操纵钻头进入所期望的钻孔方向，钻头的旋转是必要的。这样的水平钻孔设备的钻头具有一个被构造成非对称的(例如成斜面的)钻头前端，该钻头前端在该钻头穿过土壤的运动过程中导致钻头侧偏。如果钻头在土壤中被推进的同时被旋转地驱动的话，由于侧偏在旋转中得到平衡，所以钻头的非对称的构造对直线钻孔过程没有影响。与此相反如果钻头停止旋转并且这个钻头仅仅移动地-必要的情况下通过被整合在钻头内或者钻架内的撞击装置所施加的撞击-被推进的话，钻头的非对称构造形式导致(恒定不变的)侧偏。因此得到一个弧形的钻孔走向以及结果是钻孔方向的改变。 [0009] 仅仅被设计用于更换已经被铺设在土壤中的旧管的水平钻孔设备通常不具有附加的旋转驱动器。 [0010] 设置有在地表面定位用的钻架的水平钻孔设备通常仅仅适合于在市区以外的地区使用，因为这些水平钻孔设备由于达到所期望的钻孔深度所需的辅钻距离(Anbohrweg)之故不得不定位在到应该在土壤中钻挖孔或者插入新管道或者已经存在的旧管道应该被更换的区域有时具有很大距离的地方。通常在布满建筑的市区内不具备相应的位置情况。这种水平钻孔设备的另一个缺点在于：这些-总是被构造成自行走钻架的-水平钻孔设备造成明显的地面损伤，这些地面损伤必须用相应的经济支出被重新修复。 [0011] 由于这些缺点，在布满建筑的市区内的无沟管道施工就被大大地局限在旧管的无沟更换上，因为旧管始终在已经存在的地下空间(特别是公共供应井和地下室)之间延伸，这些空间可以用于水平钻孔设备的定位。以这样的方式可以大大地避免挖土作业以及因此导致的地面损伤。为此而开发了尺寸被如下确定的水平钻孔设备：它们可以被定位在管道系统的公共供应井中。由于新的供应管道通常不应该沿已有的供应输送道(Versorgungsstrasse)铺设，那么通常不会使用这种水平钻孔设备进行供应管道的全新铺设。 [0012] 由DE 196 33 934 A1已知一种水平钻孔设备，该水平钻孔设备被设计用于具有约70cm×40cm的矩形横截面和约1m至1.5m深度的小基坑中。这种水平钻孔设备包括一个框架，该框架的尺寸大约与基坑的横截面尺寸相同并且被向下放入基坑中。其中框架的一部分超出基坑的上边缘伸出。在框架位于基坑内的部段中设置有一个组合式线性/旋转驱动器，通过该线性/旋转驱动器由单体的钻杆节段相互旋接的钻杆被推进进入土壤中。一个接一个地被旋接在已经钻入的钻杆的后端部上的钻杆节段通过一个钻杆提升器被输送给线性/旋转驱动器，该钻杆提升器将这些钻杆节段从被布置在框架在基坑边缘之上延伸的部段中的钻杆库运送到线性/旋转驱动器。 [0013] 由DE 196 33 934 A1已知的水平钻孔设备可以从任意的起始位置开始在土壤中钻孔。由于水平钻孔设备的定位仅仅需要一个比较小的基坑以及该水平钻孔设备由于结构紧凑另外可以相当容易地被运输，所以其使用导致比较小的地面损伤。 [0014] 然而由DE 196 33 934 A1已知的水平钻孔设备中的缺点是：为了这个水平钻孔设备而需要挖掘的基坑的精确定向是必不可少的，因为以水平钻孔设备为出发点被开始钻挖的孔的方向基本上垂直于基坑的两个窄侧。另外，使用DE 196 33 934 A1的水平钻孔设备以基坑为出发点只能沿相反的方向钻挖两个孔，即沿垂直于基坑的两个窄侧的两个方向。为了在所述两个方向钻孔，必须将整个水平钻孔设备从基坑中取出，围绕竖轴旋转180°和然后重新放入基坑中。 发明内容[0015] 以现有技术为基础，本发明的目的是，提供一种改良的水平钻孔设备。此外应该提供一种用于在土壤中加设钻孔的改良的方法。特别是应该提供一种方法和一种相应的水平钻孔设备，该方法/该水平钻孔设备能够以比较小的基坑为出发点在土壤中灵活地钻挖水平孔。 [0016] 为此，本发明提供一种用于在土壤中制成水平孔的方法，其包括如下步骤： [0017] a.制出横截面为圆形的基坑； [0018] b.将水平钻孔设备沉入所述基坑中，其中，所述水平钻孔设备至少在该水平钻孔设备沉入之后被布置于所述基坑里面的部段中部分地具有圆形的横截面； [0019] c.通过使用所述水平钻孔设备而制出水平孔；其特征在于， [0020] d.在一表面部段与一坑段之间输送一个钻杆的钻杆节段，其中，为了进行输送而将所述钻杆节段套装到在一个直线驱动器区域内设置的接纳芯棒上，并使所述接纳芯棒由垂直的输送位置偏转进入与钻孔方向相符的钻孔位置。 [0021] 相应地，本发明提供一种在上所述的方法中使用的水平钻孔设备，其包括直线驱动器和能够由所述直线驱动器推进进入土壤中的钻杆，所述水平钻孔设备还具有一个包围所述直线驱动器的壳体，该壳体在至少是其在运行状态下被布置于基坑内部的那个部段即坑段中至少部分地构造成圆筒状的，其特征在于，设置有钻杆提升器，该钻杆提升器在表面部段与坑段之间输送钻杆的钻杆节段，并且在所述直线驱动器区域内设置有接纳芯棒，钻杆节段能够由钻杆提升器套装到该接纳芯棒上，所述接纳芯棒能够由垂直的输送位置偏转进入与钻孔方向相符的钻孔位置。 [0022] 本发明的基本构思在于：设定一种具有圆形横截面的水平钻孔设备，并且将这个水平钻孔设备装入一个基坑，该基坑同样具有优选直径大约相同的圆形横截面。通过基坑以及被布置在其中的水平钻孔设备的优选圆筒状的形状，水平钻孔设备可以在基坑中围绕竖轴旋转并且这样以简单的方式被精确地定向在所期望的钻孔方向内。水平钻孔设备不必从基坑中被取出。由于圆形横截面之故因此对土壤中的基坑的定向没有特别的要求。由于基坑以及水平钻孔设备位于该基坑之内的部段分别具有直径几乎相同的圆形横截面，需要被挖掘的基坑的体积可以被减小到所需的最小程度。另外，由于水平钻孔设备的圆筒状的形状以及将该水平钻孔设备围住的基坑壁的圆筒状的形状可以实现水平钻孔设备在基坑内的特别大面积的支承并且这一点独立于水平钻孔设备在基坑中的相应旋转定向调整。 [0023] 本发明的用于在土壤中制成水平孔的方法因此具有下列步骤： [0024] -制出横截面为圆形的基坑； [0025] -将水平钻孔设备沉入基坑中，其中，地钻设备至少在该地钻设备沉入基坑中之后被布置于基坑里面的部段中部分地具有优选直径接近相同的、同样圆形的横截面； [0026] -通过使用地钻设备而制出水平孔。 [0027] 在这种情况下可以通过任意已知的方式方法制出水平孔，就是说特别是通过推进钻杆或者抽回钻杆，在该钻杆的前端可以布置钻头或者扩径装置，通过这种方式例如要么在土壤中钻挖一个(导)孔，现存的旧管道被破坏和/或被新管道替换，要么在孔中引入新管道。 [0028] 应该指出的是：根据本发明，所说“制成”或者“在土壤中制出水平孔”是指全部开头所提到的无沟管道整建的方法，因此不只是指制出(导)孔本身，而是还指孔的扩径、将新管道引入孔中以及旧管道的胀裂或者抽出。 [0029] 本发明的水平钻孔设备，特别是在本发明的方法中使用的水平钻孔设备具有至少一个直线驱动器和一个钻杆，该钻杆可以由所述直线驱动器推进进入土壤中或者从土壤中被抽出。根据本发明附加地设置有一个壳体，该壳体几乎或者完全包围所述直线驱动器，并且该壳体在至少是其在水平钻孔设备运行状态下、即当直线驱动器将钻杆推进进入土壤中或者从这个土壤中抽出时被布置于基坑内部的那个部段(坑段)中至少部分地具有圆形的部段，并且特别是构造成圆筒状的。 [0030] 水平钻孔设备的壳体的尺寸优选被如下确定：这个壳体至少在坑段内决定水平钻孔设备的外部尺寸。其中根据本发明应该理解为：壳体将水平钻孔设备的其余的构件、如特别是直线驱动器以及必要时存在的旋转驱动器包围住，并且被确定为贴靠在基坑壁上以便在土壤中支承由水平钻孔设备施加的力。这样的壳体可以被构造成开放式的或者封闭式的。开放式的壳体例如可以由支架或者桁架构成。 [0031] 通过本发明的方法也可以从尺寸很小的和特别是操作人员为了操纵水平钻孔设备无法容身的基坑开始以简单的方式制成水平孔。本发明的方法特别适合于从直径最大为约80cm以及特别是约为60cm或者还要小的基坑开始在土壤中制成水平孔。约60cm的直径可以作为好的折衷方案，因为首先基坑的尺寸比较小和因此地面损伤保持在不大的范围内，然而同时在水平钻孔设备的壳体中仍然保持有足够的空间用于布置足够功率的直线驱动器和/或旋转驱动器。在基坑的直径大于85cm的情况下，具有圆形横截面的基坑的制作费用会变得如此之大，以至于本发明的方法的优点无法抵消该费用。 [0032] 借助常规的挖掘机或者人工挖掘不可能或者只有在费用高的条件下才能制成具有圆形横截面的基坑。而这一点特别是对于根据本发明优选设置的、直径最大达到约60cm的小基坑来说更是如此。因此在本发明的方法的优选实施方式中可以规定：通过将表面盖层(如果有的话)，诸如柏油路面或者沥青路面利用常规冠状钻头钻开和借助常规抽吸式钻机将其下面的土壤抽出而制成基坑。利用这个方法可以比较简单地(或多或少几何形状精确地)在土壤中钻挖圆筒状的孔。 [0033] 优选规定：本发明的水平钻孔设备的坑段中的壳体构成一个基本上封闭的罩。通过这种方式可以大大地防止土壤从坑壁掉入壳体的内部和弄脏被布置在那里的功能元件，如特别是直线驱动器和旋转驱动器等。此外通过基本上封闭的罩可以获得一个大的支承面，通过这种方式可以提高水平钻孔设备在基坑内的稳定性。 [0034] 所说“基本上封闭的罩”是指这样一个罩，该罩覆盖住壳体的相应部段的绝大部分和特别是仅仅具有钻孔设备的功能所需的空隙或者开口。一个这样的空隙或者开口例如对于钻杆的通过来说是必不可少的。 [0035] 为了改善水平钻孔设备在基坑内的定位和支承，另外可以规定：设置至少一个支承元件，该支承元件-越过壳体的外周往外-可以径向向外移动，以保证水平钻孔设备尽可能无间隙地支承在基坑壁上。支承元件因此可以从一个该支承元件在由壳体限定的尺寸内被布置在其中的、缩回的位置起径向向外移动，以便将水平钻孔设备可靠地定位在基坑中。 [0036] 特别优选设置有多于一个的支承元件并且特别是至少两个、三个、四个或者五个支承元件，这些支承元件以规定的、优选均匀的间距彼此间隔地布置和另外优选能够独立伸出。通过数个支承元件的独立伸出，本发明的水平钻孔设备不仅能够可靠地支承在基坑内，而且同时还能够在其位置中被定向(壳体纵轴线定向；与在运行中水平钻孔设备的竖轴相同)。 [0037] 在一个进一步优选的实施方式中可以规定：支承元件具有一个支承板，该支承板构成罩的一部分。通过这种方式首先可以达到：当支承元件或者这些支承元件被定位在缩回的位置中时，水平钻孔设备在相应的部段中构成一个基本上封闭的圆筒状的罩；其次支承板作为罩的一部分具有弧形的形状，该形状在其半径方面与弧形的基坑壁的半径相似，这样当支承元件径向伸出时，可以获得均匀和可靠的支承。 [0038] 此外可以规定：本发明的水平钻孔设备具有一个在运行状态中位于基坑上方的部段(表面部段)。在水平钻孔设备的这个部段中可以设置特别是操作人员为了操纵水平钻孔设备应该或者必须可以接近的功能元件。 [0039] 水平钻孔设备的表面部段此外可以具有支承装置，通过该支承装置水平钻孔设备支承在地表面上。因此通过这个支承装置水平钻孔设备可以悬挂地支承在基坑内。 [0040] 为了能够使水平钻孔设备在基坑中进行高度定位，特别优选这个支承装置被构造成可调节的。因此能够实现本发明的水平钻孔设备(或者该水平钻孔设备的坑段)在基坑内的简单和(因为可以毫无问题地变化)而灵活的高度定位。另外避免了必须设置适合支承水平钻孔设备的，即平面的和被定向在相对水平面的正确角度内的基坑底部。因此可以降低挖掘基坑的费用。 [0041] 由于不仅圆筒状的基坑而且被相应地确定尺寸的水平钻孔设备优选具有小的直径，所以会需要从地表面为被布置在水平钻孔设备的坑段内的直线驱动器一个接一个地供应钻杆节段，这些钻杆节段然后被连接起来构成钻杆。为此优选本发明的水平钻孔设备可以配备一个钻杆提升器，该钻杆提升器在表面部段与坑段之间输送钻杆的钻杆节段。这可以双向实施，即在(导)孔制成过程中钻杆节段先后从表面部段被输送到水平钻孔设备的坑段内的直线驱动器，而在从已经制成的孔中将钻杆抽回的过程中，例如当这个孔被扩径和/或一个新管道被引入时，从钻杆系统上被分离的单体的钻杆节段借助钻杆提升器从直线驱动器被输送到表面部段，在那里这些钻杆节段可以要么被操作人员要么被自动钻杆接收器取出。 [0042] 另外可以优选规定：钻杆提升器具有一个钻杆接纳机构，钻杆节段可以从侧面被插入该钻杆接纳机构中。这样的钻杆接纳机构可以使操作人员从侧面容易地接近并且同时负责钻杆节段(沿着垂直定向的钻杆提升器)输送过程中的稳定支承。 [0043] 如果使用至少部分地被构造成空心的钻杆节段的话，可以优选借助一个接纳芯棒实施钻杆节段从钻杆提升器到直线驱动器的交接，所述接纳芯棒被如此地布置，即钻杆节段在到达钻杆接纳机构的目标位置之后由钻杆提升器被直接套装。 [0044] 钻杆节段优选具有这样一个长度，该长度仅仅尽可能地稍微短于水平钻孔设备的坑段内的壳体的直径。通过使用尽可能长的钻杆节段可以将连接或者分离钻杆的单体钻杆节段所需的费用减低到最小程度。而由于空间之故，在钻杆提升器中在垂直定向的状态中输送比较长的钻杆节段会是必需的或者是合理的。在这种情况下可以规定：为了能够使被钻杆提升器输送的钻杆节段同样在基本上垂直的定向中被套装，将接纳芯棒构造成可转动的。在钻杆节段被套装后，接纳芯棒然后就可以被偏转进入基本上水平的、与钻孔方向相符的定向中。附图说明 [0045] 下文将参照附图所示的实施例进一步阐述本发明。附图中： [0046] 图1为本发明的水平钻孔设备的透视图； [0047] 图2为图1所示的水平钻孔设备的第二透视图； [0048] 图3为图2所示图例的放大的局部断面； [0049] 图4为图1至3所示的水平钻孔设备的下部部段的透视图； [0050] 图5为在水平钻孔设备的其他的运行位置中的图4所示的图例； [0051] 图6为单独示出水平钻孔设备的旋转驱动器的透视图； [0052] 图7a为单独示出位于第一运行位置内的水平钻孔设备的钻杆接纳机构的透视图； [0053] 图7b为单独示出位于第一运行位置内的水平钻孔设备的钻杆接纳机构的剖面侧视图； [0054] 图8a为单独示出位于第二运行位置内的水平钻孔设备的钻杆接纳机构的透视图； [0055] 图8b为单独示出位于第二运行位置内的水平钻孔设备的钻杆接纳机构的剖面侧视图； [0056] 图9a为单独示出位于第一运行位置内的、包括一个钻杆节段在内的旋转驱动器的传动夹圈的等轴测视图； [0057] 图9b为在图9a中所示的传动夹圈与钻杆节段的前视图； [0058] 图10a为单独示出位于第二运行位置内的、包括一个钻杆节段在内的旋转驱动器的传动夹圈的等轴测视图； [0059] 图10b为在图10a中所示的传动夹圈与钻杆节段的前视图；和 [0060] 图11为单独示出钻杆接纳机构以及钻杆提升器的下部部段的等轴测视图。 具体实施方式[0061] 图1示出的是本发明的水平钻孔设备1在土壤中钻挖导孔时的等轴测视图。 [0062] 水平钻孔设备包括一个圆筒状的壳体2，该壳体部分地被圆筒状的罩3封闭。在功能上，水平钻孔设备1或者水平钻孔设备1的壳体2被分成两个部段，即一个被称为“坑段”的下部部段，该部段位于特意为容纳水平钻孔设备1而挖掘的基坑4内。在水平钻孔设备1的坑段中壳体2基本上完全由罩3封闭。这防止了从基坑4的坑壁散落的土壤掉入由壳体2构成的空腔内，在该空腔内有水平钻孔设备1的其他的功能元件和特别是一个组合式线性/旋转驱动器5。否则掉入空腔内的土壤会弄脏这些功能元件，由此水平钻孔设备1会在功能上受到损害。 [0063] 在水平钻孔设备1的上部部段中，根据本发明也被称为“表面部段”，壳体2被构造成部分开放的，以便使操作人员能接近在这个区域内延伸的钻杆提升器6。 [0064] 水平钻孔设备1是被“悬挂地”定位在基坑4内，就是说这个水平钻孔设备不是支承在基坑4的底部上，而是更确切地说通过总共具有三个支腿7的支承装置，所述支腿在水平钻孔设备1的表面部段区域内被固定在壳体2的纵梁8上。每个支腿7可以被固定在各个纵梁8上的总共五个不同位置上。通过这种方式可以对悬挂在基坑4内的水平钻孔设备1的高度进行调节。这个高度调节对于例如将位于坑段中的线性/旋转驱动器5定位在对于在土壤中钻挖导孔正确的高度上来说是重要的。通过各一个横向螺栓9将支腿7沿纵梁 8固定在不同位置上，所述横向螺栓被插入穿过各个支腿7的横梁10中的通孔以及壳体2的各个纵梁8的通孔和然后被固定。 [0065] 另外每个支腿7具有一个轴支架，该轴支架通过一个铰接部与各个支腿7的横梁10相连接。轴支架包括一个螺杆11，该螺杆在其脚端部具有一个支脚12。在螺杆11的与支脚12相反的一端设置有一个手柄13，通过该手柄螺杆11可以围绕其纵轴线旋转，通过这种方式可以实现相对包围螺杆的轴壳14的纵向移动。轴支架用于：在已经通过将支腿7固定在壳体2的纵梁8上实现第一高度定位后，在基坑4内对水平钻孔设备1进行精调定向。 [0066] 在图1中可以看出，基坑4-如同水平钻孔设备1的壳体2一样-具有一个(基本上)圆筒状的外形，而且其内径基本上与水平钻孔设备1的壳体2的外径相同。因此坑段区域内的水平钻孔设备1的罩3或多或少地直接贴靠在基坑4的壁上。由于基坑4的内径与壳体2的外径几乎相同，不但需挖出的基坑4的尺寸能够被限制在最小，而且同时还能够实现水平钻孔设备1在基坑4内的尽可能大面积的和均匀的支承。另外，由于基坑4与壳体2的圆形的横截面之故这个支承独立于相应的(围绕水平钻孔设备纵轴线的)旋转定向调整。 [0067] 通过利用冠状钻头(未被示出)首先在表面盖层(沥青顶面)中挖出一道所需(外)直径的环形槽，被这样剥露的片状沥青盖被移除并且接着位于其下的土壤被吸入式挖掘机(未被示出)吸出，基坑4被挖好。为此所使用的吸入式挖掘机包括一个同样具有圆形横截面的抽吸嘴。为了能够在基坑4内对被悬挂支承的水平钻孔设备1的高度进行调节，而水平钻孔设备1的下端部不会意外地触及坑底，基坑4被挖得比所需要的稍微深一些。 [0068] 在基坑4挖好之后借助起重机(未被示出)水平钻孔设备1被沉入该基坑4内，直到事先已经被固定在壳体2的纵梁8上的支腿7与地表面接触为止。然后借助起重机水平钻孔设备1在基坑内还被旋转调整：该水平钻孔设备围绕其纵轴线如此程度地旋转，直到由被布置在水平钻孔设备1的坑段中的线性/旋转驱动器限定的钻孔轴线指向所期望的导孔的起始方向为止。然后通过轴支架还可以实现对水平钻孔设备1的作业高度的精调以及还将水平钻孔设备1相对垂直线的斜度调整到限度内的精调。 [0069] 由于基坑4的壁-特别是在它由吸入式挖掘机挖成后-经常是形成不整齐的圆筒状，本发明的水平钻孔设备1在坑段区域内总共具有四个均匀分布在圆周上的支承元件15。这些支承元件15包括支承板16，这些支承板在缩回的位置中分别构成水平钻孔设备1的圆筒状罩3的一部分。支承板16可以分别借助液压缸17沿径向方向向外偏移以便构成水平钻孔设备1与基坑4的壁的直接接触，使这个水平钻孔设备可靠地支承在基坑4内。 [0070] 在图3中可以清楚地看到这个支承元件15的各个组成构件。支承板16中的每一块都通过第一铰接部18与偏移杆19的第一端部相连接，该偏移杆又通过第二铰接部21被可旋转地支承在水平钻孔设备1的壳体2上。偏移杆19的第二端部与液压缸17的活塞杆20的头部相连接。因此液压缸17的伸出或者收缩导致偏移杆19围绕铰接部21的部分转动，通过这种方式各个支承板16能够沿径向被偏移或者重新缩回。终端止挡22防止了支承板16在液压缸17收缩时压入由壳体的罩限定的内部空间中。 [0071] 图2示出的是整个水平钻孔设备1的与图1相应的视图，然而在该水平钻孔设备中坑段中的罩3的一部分被移除，以便清楚地看清被布置在其中的功能元件。 [0072] 图3至5以放大图的形式示出水平钻孔设备1的这个部段的不同视图。可以看到，组合式线性/旋转驱动器5被布置在壳体2内的水平钻孔设备1的下端部上。这个线性/旋转驱动器用于将由单体的钻杆节段23连接而成的钻杆24旋转地向土壤中推进。 [0073] 图6示出的是与水平钻孔设备1的其他元件剥离的线性/旋转驱动器5的部分剖视图。直线驱动器由两个液压缸25构成。两个液压缸25的活塞杆26完全穿过各自的缸套27并且以其两个端部与水平钻孔设备1的壳体2相连接。活塞杆26分别具有一个被布置在中心的活塞(未被示出)，该活塞将分别在缸套27与活塞杆26之间构成的环形室分成两个工作室，这些工作室分别可以通过液压管路66被提供液压油。与被引入单个的工作室内的液压油的压力相关地实现各个缸套27在活塞杆26上朝一个方向或者朝另一个方向的运动。其中直线驱动器的两个液压缸25的运动是同步的。 [0074] 旋转驱动器被布置在构成直线驱动器的液压缸25的两个缸套27之间并且被固定在这些缸套上。旋转驱动器包括一个被法兰连接在中空传动装置(Hohlgetriebe)28上的马达29(特别是一个液压马达或者电动机)。马达29的驱动轴30与一个锥齿轮31相连接，该锥齿轮又与一个齿圈32相啮合，该齿圈又通过螺栓连接33与驱动套34相连接。驱动套34通过两个滚动轴承35可旋转地被支承在中空传动装置28的壳体36内。因此马达29的驱动轴30的转动导致驱动套34围绕其纵轴线转动。这个纵轴线基本上与被固定在其内的钻杆24的纵轴线一致并且因此还与钻孔轴线一致，即与需被加工的导孔的起始方向或者与在基坑4的壁中的导出孔的或者旧管的纵轴线一致。 [0075] 一个传动夹圈37用于将驱动套34的旋转运动以及由直线驱动器的液压缸25产生的纵向运动传递给被固定在驱动套34中的钻杆24，该传动夹圈-在该传动夹圈37内的钻杆24的运行位置中-形状锁合地固定钻杆24。传动夹圈37被形状锁合地支承在驱动套34内并且在磨损时可以通过简单的方法更换：首先将止推环63从驱动套34内侧中的相应的槽内拆除，然后将定距环64从驱动套中取出。然后可以将传动夹圈37从驱动套34中毫无问题地取出。 [0076] 图9a和9b以及10a和10b在各两个视图中示出钻杆24在传动夹圈37中的、对于水平钻孔设备1的运行来说重要的两个运行位置。这两个运行位置的不同之处在于传动夹圈37围绕其纵轴线相对钻杆24的90°相对旋转。在图9a和9b中示出的运行位置中钻杆24被锁紧在传动夹圈内。这个锁紧通过钻杆24的钻杆节段23的特殊圆周表面形状和传动夹圈37的中心开口的与之相匹配的形状得以实现。 [0077] 钻杆24的每个钻杆节段23都具有一个圆柱状的基本形状，该基本形状具有一个直径相对较小的中间部段38和两个直径相对较大的终端部段39a、39b。在钻杆节段23的终端部段39a、39b中的每一个中都设置有两个平行的削平面40，通过这种方式形成一个具有两个平行直面和两个相对的弧形面的横截面。传动夹圈37构成一个与这个横截面相符的通孔，这样只要传动夹圈37与被导入其中的钻杆节段23被彼此布置在图10a和10b所示的旋转定位中，就可以将钻杆节段23插入传动夹圈37的通孔内并且在其内(沿纵向)自由移动。 [0078] 为了将钻杆节段23锁紧在传动夹圈37内，这个钻杆节段在通孔内被如此程度地移动，直到被构造在钻杆节段23的每个终端部段39a、39b中的两个锁槽41位于传动夹圈37之内为止。这些锁槽能够使传动夹圈37沿顺时针方向相对旋转90°进入在图9a和9b中示出的运行位置(锁紧位置)。通过如下方式防止大于90°的旋转：两个围绕钻杆节段 23的纵轴线彼此错开180°布置的锁槽41仅仅在90°的角部段内是弧形的并且其后的末端是直线的。因此构成两个凸块42，这些凸块的间距大于传动夹圈37的通孔的狭窄的宽度(与传动夹圈的通孔的两条直边的间距相符)。这些凸块42在图9a和9b所示的锁紧位置中挡靠在传动夹圈37的边上并且因此防止继续(沿顺时针方向)旋转。 [0079] 在传动夹圈37中的钻杆节段23的锁紧位置中，(沿钻杆节段轴线的纵方向的)纵向力以及(在图9a至10b中沿顺时针方向的)扭矩可以被传递到钻杆节段或者整个钻杆上。 [0080] 为了达到一个比终端部段39a、39b小的(确定的)抗弯刚度，每个钻杆节段23的中间部段38具有一个减小的外径。通过这种方式应该可以使用可控的斜孔钻头。通过使钻头在土壤中换向实现部分弧形的钻孔走向。钻杆24必须适应这个弧形的钻孔走向，这产生相应的弯曲应力。每个钻杆节段23的直径减小的和因此与终端部段39a、39b相比弯曲刚性较差的中间部段38有利于使钻杆节段23保持整体弯曲刚性差的状态，然而同时使由于螺纹之故特别具有断裂危险的终端端部39a、39b保持刚性。 [0081] 由于组合式线性/旋转驱动器5被布置在水平钻孔设备1的坑段的下部终端上以及由于水平钻孔设备1的外部尺寸小(壳体2具有的最大直径约为60cm)，因此不可能将单体的钻杆节段23手动地输送给线性/旋转驱动器5。更确切地说，为此设置有一个自动钻杆供给装置，该钻杆供给装置由一个被布置在线性/旋转驱动器5的高度上的钻杆接纳机构44以及一个钻杆提升器6构成。 [0082] 钻杆接纳机构44在图4和5的总图中被示出以及在图7a、7b、8a和8b的图示中被单独示出。钻杆接纳机构44的中心元件是一个接纳芯棒45，该接纳芯棒被支承在桥形架46中，该桥形架与两个另外的液压缸48的缸套47相连接。液压缸48也是指活塞杆49从缸套47的两侧伸出的液压缸。两个活塞杆49的两个自由端部与水平钻孔设备1的壳体2相连接，所以通过液压缸48利用液压油的相应的负载缸套47可以在不动的活塞杆49上移动以及因此钻杆接纳机构44可以沿水平方向移动。 [0083] 钻杆接纳机构44的接纳芯棒45围绕一个水平轴可转动地被支承在桥形架46内，其中可以在一方面图7a、7b所示的与另一方面图8a、8b所示的两个最终位置之间转动。这个转动通过一个另外的液压缸50得以实现，该液压缸通过相应的液压接头65被提供液压油。 [0084] 在图7a、7b所示的定向中，接纳芯棒45的纵轴线以及被套装在其上的钻杆节段23的纵轴线与旋转驱动器的驱动套34的纵轴线同轴并且因此指向水平钻孔设备1的钻孔方向。在图8a、8b所示的垂直的和由此相对图7a和7b所示的运行位置被转动90°的定向中，接纳芯棒45以及被套装在其上的钻杆节段23被定位在钻杆提升器6的导轨51内。在接纳芯棒45的这个运行位置中，钻杆节段23可以由钻杆提升器6被套装到接纳芯棒45上或者从这个接纳芯棒上被取下。 [0085] 可以夹持一个钻杆节段23的接纳滑件52在钻杆提升器6的导轨51内可移动地被引导，其中接纳滑件52被固定在驱动皮带53的一段上，该驱动皮带在导轨51之外且与该导轨平行地走行。驱动皮带53的上部驱动轮与一个马达(未被示出)相连接以驱动这个驱动皮带。一个下部转向轮54被支承在轴55上，该轴在其两个端部上在各一个螺杆56上和在各一个槽57中被引导。通过螺杆56的旋转可以改变下部转向轮54的垂直位置以便张紧驱动皮带53。借助驱动皮带53接纳滑件52可以在导轨51内向上和向下移动。通过这种方式，由操作人员装到水平钻孔设备1的表面部段内的装填站58中的钻杆节段23可以被输送到坑段中的钻杆接纳机构44处-或者正好相反。 [0086] 图11单独图示出钻杆接纳机构44以及包括接纳滑件52在内的钻杆提升器6的下部部分，在接纳滑件中固定有一个钻杆节段23。接纳滑件52构成一个通孔，钻杆节段23在装填站58的区域内可以由操作人员从侧面装入该通孔内。被装入的钻杆节段23悬挂地被支承在接纳滑件52中，就是说两对凸起59分别构成一个自由空间，该自由空间仅仅比钻杆节段23的中间部段38的直径略微宽一点但是比钻杆节段23的终端部段39a、39b的较宽侧窄。其中凸起对中的一对嵌入终端部段39a的锁槽41内，而第二凸起对侧嵌入钻杆节段23的中间部段38内。通过接纳滑件52的两个凸块对被固定在其中的钻杆节段23被(沿垂直方向和旁侧方向)形状锁合地固定。当然也可以只使用一个凸起对或者也只使用一个单个的凸起将钻杆节段23固定在接纳滑件52内。 [0087] 通过使接纳滑件52在钻杆提升器6的导轨51内下降被固定在该接纳滑件52中的钻杆节段23被套装到垂直定向的接纳芯棒45上(参见图5[接纳滑件未被示出]和图8a、8b)。接着接纳芯棒转动90°进入在图4和7a、7b中所示出的水平运行位置，通过这种方式钻杆节段23沿侧向被从接纳滑件52内旋出。然后接纳滑件52可以重新移动到装填站58，这样就可以装入另一个钻杆节段23。 [0088] 水平钻孔设备1设计成可以实施湿式(喷淋)钻孔，即钻孔液通过钻杆24被输送给被布置在钻杆24前侧的钻头43，所述钻孔液从前侧和旁侧的排出口流出。为了能够向钻头43输送钻孔液，钻杆24的单体钻杆节段23被构造成贯穿空心的。钻孔液通过接纳芯棒45被输送给钻杆24，该接纳芯棒为此同样被构造成几乎贯穿空心的。仅仅是在后侧端部上，即在从被套装的钻杆节段23中伸出的端部上这个接纳芯棒借助一个旋塞被封闭。钻孔液通过一根同样被构造成空心的轴被输送给由空心的接纳芯棒45构成的内部空间，接纳芯棒45可转动地支承在所述轴上。接纳芯棒45的外侧面上的两个密封环防止钻孔液通过该接纳芯棒45与钻杆节段23之间的缝隙泄漏。因此通过简单的方法可以实现可转动的接纳芯棒45与钻孔液源的更加可靠和结构简单的连接。与此相反，在维持接纳芯棒的可转动性的情况下通过挠性的输送软管实现与钻孔液源的连接在结构上更加昂贵，这是因为为这样的钻杆24输送钻孔液的高压需要使用非常耐压的(druckstabil，压力稳定的)和因此弹性低的输送软管，该输送软管又将妨碍接纳芯棒45的转动，因此为了实现偏转将需要一个更大的和更高效能的液压缸50。 [0089] 使用水平钻孔设备制成导孔的流程如下： [0090] 尚在将水平钻孔设备1沉入基坑4中之前，在图1中示出的钻头43还要通过构造于壳体2内的、钻杆用的透孔61被插入旋转驱动器的驱动套34内。这是必要的，其原因是由于钻头具有用于借助所谓的走行-完成-接收器(Walk-Over-Empfaenger)的测量定位的内藏式发射器和由此比钻杆节段23长。钻头具有一个(后部)终端部段62，该终端部段就几何形状而言与钻杆节段23的终端部段39a、39b相同：终端部段62具有圆柱状的基本形状，该基本形状在两个相对的侧面上设置有平行的削平面，在这个终端部段62中设置有两个弧形的锁槽，传动夹圈37可以通过沿顺时针方向旋转90°旋入该锁槽内，通过这种方式钻头43被锁紧在旋转驱动器中。在这种情况下旋转驱动器位于最后部的位置内，在该位置内这个旋转驱动器借助直线驱动器移动到距透孔61尽可能远的地方。 [0091] 接着水平钻孔设备1被沉入基坑4内，如已经阐述的那样被定向和支承。 [0092] 然后钻头43利用线性/旋转驱动器5尽可能远地钻入土壤中。由于钻头43的长度之故，直线驱动器分两个冲程实施钻孔；在第一冲程中传动夹圈37位于两个平行的削平面的前部终端上，这样压力通过在那里构成的台阶和扭矩通过用作扳手面的平行削平面被传递。在第一冲程之后直线驱动器向后移动，这样传动夹圈37可以嵌入锁槽内并且锁紧钻头43。然后直线驱动器再次向前移动一个工作冲程，通过这种方式钻头43完全钻入。然后旋转驱动器位于例如在图4和5中所示出的最前端的位置中。一个设置在通孔区域内的锁叉(未被示出)然后被下移。该锁叉的叉宽与钻头43的两个平行的削平面的间距以及两个锁槽的间距相同。事先钻头43借助旋转驱动器被如此地定向，即终端部段的两个削平面被垂直定向，这样锁叉可以越过(在锁槽前的部段中的)钻头43的终端部段，因此借助形状锁合的固定暂时防止钻头43旋转。 [0093] 在钻头43被推进到土壤中的同时，第一钻杆节段23已经被操作人员装入接纳滑件52并且通过钻杆提升器6的移动被套装到接纳芯棒45上。在接纳芯棒45以及被套装在其上的钻杆节段23旋转90°进入其水平定向后，钻杆节段23位于一个与已经钻入的钻头43尽可能同轴的位置中。然后通过钻杆接纳机构44的两个液压缸48的移动，钻杆节段23的前侧的螺纹插头驶近钻头43的后侧的螺纹套座。然后传动夹圈37从钻头43的锁槽中分离并且线性/旋转驱动器5如此程度地后退，即这个线性/旋转驱动器位于第一钻杆节段23的前部终端部段39a的固定的区域内。通过操纵旋转驱动器第一钻杆节段23与通过锁叉在旋转方向内被固定的钻头43螺旋连接，其中扭矩通过平行的削平面被传递。由于传动夹圈37还没有被锁紧在锁槽41内，所以钻杆节段在螺旋连接过程中可以沿纵轴方向相对传动夹圈37移动。因此在没有费事的、由直线驱动器实现的长度补偿的情况下可以实现钻杆节段23的螺旋连接所需的钻杆节段23的纵向移动。 [0094] 如此地选择旋转驱动器在螺旋连接过程中的位置，即，前部终端部段39a的锁槽41在钻杆节段23与钻头43完全螺旋连接后位于传动夹圈37之内，这样这个传动夹圈便可以通过旋转90°直接地、即在无需直线驱动器进一步移动的情况下嵌入锁槽41中将钻杆节段23也沿纵向方向固定。然后钻孔系统(Bohrstrang)如此程度地钻挖，直到旋转驱动器再次到达其前部终端位置为止。 [0095] 然后通过传动夹圈(反向)旋转90°，旋转驱动器被解锁并且借助直线驱动器的液压缸25如此程度地后退，直到传动夹圈37能够嵌入第一钻杆节段23的后部终端部段39b的锁槽41内为止；在那里传动夹圈37通过旋转90°被重新锁紧。然后由钻头43和第一钻杆节段23构成的钻孔系统通过运行线性/旋转驱动器继续向土壤中被推进直线驱动器的另一个工作冲程。 [0096] 一旦旋转驱动器到达其前部的终端位置，钻杆接纳机构44就重新后退到后面的位置中并且接纳芯棒45转动进入垂直位置，在该位置中这个接纳芯棒可以接收已经被操纵人员装入已经移动到装填站58内的接纳滑件52上的第二钻杆节段23。 [0097] 在直线驱动器的工作冲程结束后，第一钻杆节段23的前部终端部段39a的锁槽41位于锁叉下方，该锁叉然后可以下移固定钻孔系统，而同时第二钻杆节段23被螺旋连接在现有的钻孔系统上。为此借助钻杆接纳机构44第二钻杆节段23驶近第一钻杆节段23的后部终端。同时旋转驱动器与第一钻杆节段23分离并且如此程度地后退，即这个旋转驱动器能够作用在第二钻杆节段23的前部终端部段39a中的平行的削平面上。然后通过运行线性/旋转驱动器5第二钻杆节段23与第一钻杆节段23旋接在一起，其中在旋接完成后传动夹圈37被重新锁紧在第二钻杆节段的前部终端部段39a的锁槽41中以及钻孔系统重新钻挖直到达到(直线驱动器的)前部终端位置为止。然后通过传动夹圈37相对旋转 90°，线性/旋转驱动器5与第二钻杆节段23分离并且重新后退，以便将第二钻杆节段23锁紧在后部终端部段39b中和再次将钻孔系统向土壤中推进另一个工作冲程。 [0098] 与钻头43的情况不同，锁叉始终嵌入在钻杆节段23的锁槽41中，其目的是不仅保证这些钻杆节段或者钻孔系统可以旋转，而且还防止沿纵方向的移动。通过这种方式可以避免由于被挤压的土壤的弹性逆向变形(Rueckverformung)之故和由于被压力捣实或者延展的钻孔系统之故钻孔系统违背意愿地产生偏移。 [0099] 其后另外的钻杆节段23的接装和钻挖都采取同样的方式和方法。 [0100] 在导孔被钻好后，可以设定：为了在钻杆抽回过程中扩大孔径，用一个扩径装置(未被示出)取代钻头43。在必要的情况下可以给扩径头挂上与扩径装置同时被拉入孔中的新管(Neurohr)(未被示出)或者其他的输送管道(未被示出)。 [0101] 在钻杆24抽回过程中这是逐步地以每次一个钻杆节段23地被缩短的。按如下的方式和方法实施这个过程。 [0102] 旋转驱动器的传动夹圈37被锁紧在最后的钻杆部段23的后部终端部段39b的锁槽41内。通过直线驱动器的液压缸25的移动旋转驱动器被向后移动。接着锁叉下移并且嵌入倒数第二个钻杆节段23的后部终端部段39b的锁槽41内将该倒数第二个钻杆节段23固定。然后通过传动夹圈旋转90°，线性/旋转驱动器与钻杆节段23分离并且重新向前移动直到传动夹圈37能够嵌入最后的钻杆节段23的后部终端部段39a的锁槽内。通过直线驱动器的另一个工作冲程钻杆24从土壤中被如此程度地抽出，即锁叉能够在前部终端部段39a中将倒数第二个钻杆节段23锁紧。然后通过沿逆时针方向旋转驱动套34最后的钻杆节段23从倒数第二个钻杆节段23上被旋下。通过钻杆节段在终端部段区域内的特殊形状可以传递松开螺纹连接的扭矩，而无需传动夹圈37也沿纵轴方向被固定在锁槽41内。因此在钻杆节段23按螺距被旋下的过程中传动夹圈37可以滑过钻杆节段，因此可以避免通过直线驱动器的长度补偿。同时为了接收被旋下的最后的钻杆节段23钻杆接纳机构44向前移动。然后钻杆接纳机构44重新移动返回其最后部的位置和线性/旋转驱动器5同时向前移动，这样这个线性/旋转驱动器能够作用在此后是最后的(以前的倒数第二个)钻杆节段23的后部终端部段39b上。被旋下的钻杆节段23然后从驱动套34中被完全移出并且可以通过接纳芯棒45进入垂直位置的转动被装入钻杆提升器6的接纳滑件52中。 接着接纳滑件52可以被向上移动到装填站58，在那里钻杆节段可以被操作人员取出。 [0103] 通过同样的方式和方法，所有的钻杆节段先后与钻杆分离并从水平钻孔设备中被移走。 [0104] 所示水平钻孔设备特别适合于应用在城内地区以及特别适合于公共供应事业范围(特别是燃气、水、电、玻纤等)内的住宅接管的建安。可以钻挖达到至少20m长的孔，这些孔可以用于穿引外径达63mm的管道或者缆线。 |
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