用于在土壤中制造柱形结构的地下工程方法及建筑设备与流程

21 639 a1中用地震检波器对hdi-体的制造进行监控。所述地震检波器在与钻杆隔开的情况下被推送到土壤中。通过其检测土壤振动这种方式，能够估计以下有效范围，所述灌注介质一直被排出到所述有效范围。但是，地震检波器的压入代表着额外的工作耗费，通过所述额外的工作耗费提高了时间需求和人员要求。此外，由此能够实现的精度受到了限制。
[0011]
相对于此，对于所述类型的装置和所述类型的方法来说则实现一些优点，在所述装置和方法中所述测量机构被固定在钻杆上。这样的测量机构的运行没有在实际上引起额外的工作耗费。这样的装置和这样的方法比如在de 196 22 282 c1中得到了说明。所述测量机构在那里包括声音发送器和声音接收器。所发出的声音在钻孔的、尤其相对于灌注体的界面上被反射。而后从声音信号的传播时间中能够确定所述钻孔的径向伸展度或者所述灌注介质的扩展深度。
[0012]
另一种装置和另一种方法由de 198 34 731 c1已知。在那里，所述测量机构包括带有能展开的测量绳的卷轴。通过对所述测量绳的展开的程度进行检测这种方式，能够推断出所述高压灌注体的径向的尺寸。
[0013]
通过这种方式，虽然能够确定所述灌注体的尺寸，但是对于测量数据的评估和解释需要并非微不足道的开销。但是，值得追求的是，特别精确地确定在土壤中所制造的三维结构并且能够对施工结果进行有效的检查。


技术实现要素：

[0014]
本发明的任务是，提供用于在土壤中制造三维结构的一种方法和一种建筑设备，用所述方法和建筑设备能够特别有效地获知并且检查所制造的结构。
[0015]
该任务通过一种具有权利要求1的特征的地下工程方法并且通过一种具有权利要求10的特征的建筑设备来解决。
[0016]
本发明的优选的变型方案是从属权利要求的主题。
[0017]
所述按本发明的方法的特征在于，在制造所述柱形结构时随着时间的推移而检测所述地下工程工具的旋转运动及进给运动并且将其传送给评估单元，随着时间的推移借助于传感器机构来检测至少一个另外的施工参数（用于在土壤中制造所述柱形结构）并且将其传送给所述评估单元，并且通过所述评估单元来制造并且显示所述柱形结构的三维模型。
[0018]
本发明的一个方面在于，在用于在土壤中制造柱形结构的地下工程方法中随着时间的推移来检测特定的测量值并且由此以尽可能直观的方式来形成并且显示所制造的柱形结构的三维模型。在此，所述柱形结构的所制造的三维模型不必是在实际上在土壤中所制造的柱形结构、比如基桩的按照比例的模型。决定性的是，所产生的三维模型能够直观地描绘所述地下工程方法的正确的实施以及所产生的结构的可能的缺陷。在此，在制造过程的期间随着时间的推移而检测旋转的地下工程工具的旋转运动并且同时检测所述地下工程工具的进给运动。
[0019]
此外，随着时间的推移而检测至少一个另外的施工参数，所述施工参数对土壤中的柱形结构的制造来说是重要的。由此而后能够通过所述评估单元来制造所述柱形结构的直观的三维的柱模型并且直接在操作站或者监控站处、比如直接在建筑设备中的显示机构上显示出来。
[0020]
因此，比如能够直接向机器操作者显示，土壤中的所制造的柱形结构具有不受欢迎的缺陷。通过这种直接的显示，机器操作者能够立即、尤其只要比如所送入的水泥悬浮物还没有硬化，就用所述地下工程工具来实施修整。这样的及时的缺陷消除比在所述土壤中的结构已建成并且已硬化才发现缺陷的情况明显能够更容易地并且成本更低廉地来实施。
[0021]
原则上，能够在土壤中制造任意的柱形结构、比如用于灌注锚或者石灰柱或者砾石柱的hdi-元件。根据本发明的一种实施方式，特别优选的是，作为柱形结构而在土壤中制造基桩。所述基桩在此能够通过材料削减的钻孔或者通过排挤钻孔来制造，其中朝所产生的钻孔中导入能硬化的悬浮物。
[0022]
在此，根据本发明的一种改进方案，特别有利的是，作为地下工程工具使用具有灌注开口的钻孔工具或者灌注喷管以用于灌注能硬化的悬浮物，并且能硬化的悬浮物通过旋转的地下工程工具被送入到土壤中，以用于在土壤中制造柱形结构。用这样旋转的钻孔工具，能够同时制造钻孔并且在相同的或者紧接着的工序中送入能硬化的悬浮物。在这种送入过程中，所述具有灌注开口的钻孔工具实施螺旋状的运动，该运动通过旋转运动与进给运动之间的叠加而产生。
[0023]
作为另一个运行参数，能够在土壤中制造柱形结构时检测每个参数，所述参数允许就土壤中的所制造的结构作出结论。在此，特别有利的是，作为至少一个另外的运行参数而检测灌注压力、泵压力、灌注体积、温度、工具偏移和/或声音测量值。这些参数能够单个地或者也在任意的彼此组合中来检测并且用于产生三维模型。如比如在所述在说明书引言中所提到的公开文献ep 2 896 070 b1或者de 196 22 282 c1中所说明的并且原则上也为一般技术人员所熟知的那样，关于能硬化的悬浮物的送入的特别好的结论能够通过对于工具偏移或者声音的测量来检测。
[0024]
根据本发明的另一种方法变型方案，优选的是，根据随着时间的推移而检测的旋转运动和进给运动通过所述评估单元来形成螺旋形的时间轴并且将所述至少一个随着时间的推移所检测到的施工参数分配给所述螺旋形的时间轴，以用于形成三维模型。所述评估单元在此如此将所获知的旋转运动和所获知的进给运动组合起来，从而不是形成线形的笔直的时间轴，而是形成螺旋形的时间轴。在此，所述螺旋形状的中轴线优选能够是用于所经过的行程的尺度、也就是土壤中的深度。如果现在关于所述螺旋形的时间轴绘示出所述至少一个另外的参数，那么这就产生直观的图示，该图示允许与土壤中在实际上所制造的柱结构进行直接的比较并且尤其可以容易地识别出偏差和缺陷。
[0025]
在此，特别有利的是，通过所述评估单元在将所述至少一个施工参数分配给所述螺旋形的时间轴之后通过内插来形成所述柱形结构的三维模型。在此，在螺旋回旋部之间缺失的区域通过所述螺旋形的时间轴的邻接的回旋部上的、沿着轴向方向对置的运行参数的相应的内插以数学方式来确定。优选在此设置线性的内插。因此，能够比较容易地由对于参数的线性的检测来制造空间上的柱形模型。
[0026]
此外，一种优选的方法变型方案在于，直接在旋转驱动装置上或者通过所述地下工程工具上的转速测量元件来检测旋转运动。所述转速测量元件尤其能够是转速计。作为替代方案，也能够直接由旋转驱动装置上的转速计来验收所述旋转运动。
[0027]
对于所述进给运动的测量原则上能够以每种合适的方式来进行。特别优选的是，直接在进给驱动装置上或者通过所述地下工程工具上的行程测量元件来检测所述进给运
动。
[0028]
根据本发明的一种改进方案，一种特别有效的地下工程方法通过以下方式来实现，即：在所述评估单元中存储了用于有待在土壤中制造的柱形结构的三维额定模型，通过所述评估单元将所获知的用于柱形结构的三维模型作为实际模型与额定模型进行比较并且在显示机构上显示所述额定模型与所述实际模型之间的偏差。这些偏差能够被视为缺陷，尤其如果所述实际模型在其外部范围中与额定模型的外部范围不相符的话。这些缺陷能够优选在彩色显示器上用其他颜色、比如红色来显示出来。由此，对于机器操作者来说可以直接看出缺陷或者所述土壤中的柱形结构的并不充分的构造。如果所述柱形模型的纵轴线相应于土壤中的柱形结构的垂线，那也能够直接确定深度位置，在所述深度位置中在所述土壤中的所制造的柱形结构中存在缺陷。由此，能够直接通过机器操作者通过修整来消除这种缺陷。
[0029]
所述按本发明的建筑设备的特征在于，设置了评估单元，该评估单元与至少一个检测机构和所述传感器机构相连接，其中所述评估单元被构造用于在所检测到的数据的基础上制造柱形结构的三维模型，并且设置了显示机构，用该显示机构能够显示所述柱形结构的所制造的三维模型。
[0030]
用所述按本发明的钻孔设备，尤其能够执行前面所描述的按本发明的方法。在此产生之前所描述的优点。
[0031]
所述建筑设备尤其具有用于制造土壤中的基桩或者灌注锚的钻孔设备。
[0032]
根据本发明的一种改进方案，特别优选的是，所述地下工程工具是具有灌注开口的钻孔工具或者灌注喷管，其用于灌注能硬化的悬浮物。在此，作为另外的施工参数，优选考虑以下测量值，所述测量值代表着用于每个时间和地点所送入的能硬化的悬浮物的尺度。
[0033]
所述按本发明的钻孔设备的另一种有利的设计方案在于，设置了转速测量元件，用所述转速测量元件能够随着时间的推移来检测所述地下工程工具的旋转运动，和/或设置了行程测量元件，用所述行程测量元件随着时间的推移能够检测地下工程工具的移动行程。
附图说明
[0034]
下面借助于优选的实施例对本发明进行解释，所述实施例示意性地在附图中示出。在附图中：图1示出了在土壤中制造柱形结构的非常示意性的建筑设备的片段；图2示出了在按照图1的布置结构在土壤中制造柱形结构时随着时间的推移所测量的声强的数据曲线的测量数据实例；图3关于行程s示出了时间轴t的螺旋形的图示，其中所述螺旋的360
°-
区段相应于按照图1的地下工程工具的旋转；并且图4示出了按照图2的原始数据曲线示意性地转移到螺旋形的时间轴上的说明以及由此示意性地获知三维的柱形模型的情况。
具体实施方式
[0035]
图1示意性地示出了按本发明的用于在土壤3中制造柱形结构32的建筑设备100的一种实施例。
[0036]
所述建筑设备100作为地下工程工具10包括钻杆，用该钻杆能够产生在图1中片段性地示出的钻孔5。在所述杆状的地下工程工具10上构造了灌注开口20。通过所述灌注开口能够将灌注介质22从地下工程工具10排出到土壤3中。所述灌注开口20能够与地下工程工具10一起或者也在与之无关的情况下围绕着也被称为钻孔轴线的旋转轴线14来旋转。由此产生柱形结构32，该柱形结构包围着杆状的地下工程工具10。
[0037]
所排出的灌注介质22一直向前挤到扩展深度28。所述扩展深度28是径向的距离，所述径向的距离能够自灌注开口20起或者自旋转轴线14起确定。由于土壤中的障碍物，所述扩展深度28的大小取决于围绕着旋转轴线14的方位角和/或取决于灌注开口20的沿着旋转轴线14的高度。
[0038]
为了测量所述扩展深度28，传感器机构40一同旋转地布置在地下工程工具10上。该地下工程工具接收测量信号、比如声音信号。作为声音信号，能够使用灌注噪声或者能够用发送器来发出声学信号，所述声学信号的反射作为声音信号由传感器机构40来测量。所述信号尤其能够在灌注介质22与土壤3之间的界面上被反射。
[0039]
关于所获知的扩展深度28也获知所属的方位方向。所述方位方向表明所述灌注开口20的围绕着旋转轴线14的旋转位置。为此，能够在所述杆状的地下工程工具10上设置冰点测定的测量器件30。所述冰点测定的测量器件检测所述地下工程工具10的至少一部分的运动方向26。这种运动通过灌注介质22的排出来引起。因此，排出方向24和所述钻杆10的运动方向26刚好彼此相反。由此，电子的评估单元能够由所述冰点测定的测量器件30的测量值中算出灌注开口20的不同的排出方向或者输出方向24。正确的旋转位置也能够通过对于旋转角或者转速的检测以原始旋转位置为出发点来获知并且检测。
[0040]
优选对于灌注开口20的360
°
旋转来说，多个不同的输出方向24先后用冰点测定的测量器件30来检测并且将所属的扩展深度28传送给评估单元。由此，能够以高的精度来获知土壤中的所形成的柱形结构32的尺寸。
[0041]
在图2中示出了一种可能的原始数据曲线，该原始数据曲线用图2的布置结构通过声音测量来获知。在此，图2关于时间轴t示出了周期性地每旋转一圈所测量的声强i，所述声强代表着用于灌注介质22的扩展深度的尺度并且由此代表着用于在土壤中所制造的柱形结构32的外部形状的尺度。所述柱形结构32在此尤其能够是土壤3中的基桩。
[0042]
按照本发明，直接不太有说服力的原始数据曲线被转移到示意性地在图3中示出的螺旋形的时间轴t上。在此，所述螺旋形状的纵轴线s是用于所经过的行程的尺度或者所述地下工程工具10在土壤3中的深度。所述螺旋形状的360
°
绕组在此代表着所述地下工程工具10的在运行中的360
°
旋转，其中所属的轴向行程s与所述地下工程工具10的每旋转一圈的进给相对应。
[0043]
按照图2的具有作为另一个施工参数的声音数值能够被转移到按照图3的就这样形成的螺旋形的时间轴t上。由此，而后能够通过按照图4的简单的数学上的内插来制造柱状模型50并且将其在优选建筑设备100上的显示机构上显示出来。在此，能够绘示出用于沿着相对于纵轴线s的径向方向的声强i的值，从而产生基本上柱筒形的柱形状。由于声强中
的偏差，可以在所述柱状模型50中作为凹陷52或者凸痕并且由此作为所制造的基桩中的可能的缺陷直接识别出偏差。