Bestimmung von bodenabhängigen Leistungskennzahlen für das Kellybohrverfahren

Abstract

In the present master thesis, machine data recorded during the kelly-drilling was analyzed to find linkages between performance parameters and ground conditions. The investigations were conducted in cooperation with the company Bauer Spezialtiefbau GmbH.Various sensors installed on the drilling machine recorded the performance parameters. In the scope of the current investigations, data was documented during Kelly-drilling on two selected construction sites in Germany and Austria, comprising layered and homogeneous ground conditions.Based on the measured data, it was possible to localize individual working phases by recognizing characteristic behaviour patterns.During the data evaluation, the main focus was set on the processes “drilling” and “set casing”. Furthermore, the process parameters during the process “drilling” were compared to the ground conditions. The parameters torque and drilling rate were compared with blow numbers of Dynamic Probing Heavy tests. The investigations were performed in lacustrine clay deposits, silty sand and Flysch. It was possible to define the typical range of torque and drilling rate for the investigated soil layers.The identification of the individual working phases enables the development of a work-integrated evaluation of the machine data. Furthermore, it is the basis for the development of a database of performance factors depending on the soil conditions during the Kelly-drilling.

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit, die in enger Zusammenarbeit mit der Firma Bauer Spezialtiefbau entstanden ist, wurden die während des Kellybohrverfahrens aufgezeichneten Maschinendaten analysiert. Das übergeordnete Ziel der Arbeit war, Zusammenhänge zwischen Maschinenparametern und Untergrundverhältnissen zu erkennen.Die betrachteten Maschinendaten werden durch diverse Sensoren, die am Großbohrgerät installiert sind, aufgezeichnet. Im Zuge der Diplomarbeit wurden an zwei ausgewählten Baustellen mit geschichteten und quasi-homogenen Untergrundverhältnissen in Deutschland und Österreich sämtliche Arbeitsschritte des Kellybohrverfahrens vor Ort messtechnisch erfasst und dokumentiert. Auf Basis dieser Dokumentation war es möglich, die einzelnen Arbeitsschritte in der Aufzeichnung der Maschinenparameter zu lokalisieren und abzugrenzen. Im Zusammenhang mit der Lokalisierung der Arbeitsschritte in der Aufzeichnung der Maschinendaten, konnten eindeutige Verhaltensmuster in den aufgezeichneten Messdaten identifiziert werden.Im Rahmen der Auswertungen lag das Hauptaugenmerk an den Arbeitsschritten „Bohren“ und „Rohrvortrieb“, um in weiterer Folge die Maschinenparameter während dieser Arbeitsschritte mit bodenphysikalischen Parametern zu vergleichen. Bei dieser Gegenüberstellung wurde der Prozess „Bohren“ in den Vordergrund gestellt. Die Parameter Drehmoment und Bohrgeschwindigkeit wurden je Bohrgang über die gesamte Pfahllänge dargestellt und den Schlagzahlen der Schweren Rammsondierung gegenübergestellt. Betrachtet wurden Seeton, schluffiger Sand und Flysch. Es konnten typische Bandbreiten des Drehmomentes und der Bohrgeschwindigkeit für die untersuchten Bodenarten definiert werden.Diese Identifizierung der Arbeitsschritte kann in Zukunft die Entwicklung einer arbeitsbegleitenden Auswertung der Maschinendaten während des Kellybohrverfahrens ermöglichen. Mit dieser Arbeit konnten Grundlagen für einen Automatismus zu einer arbeitsintegrierten Erfassung von bodenabhängigen Leistungskennzahlen aus der Aufzeichnung der Maschinendaten für diese Verfahren geschaffen werden.