<Desc/Clms Page number 1>
"Werkwijze en inrichting voor het in de grond bevestigen van ankers, nagels en gelijkaardige wapeningen"
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het in de grond bevestigen van ankers, nagels en gelijkaardige wapeningen door het aanleggen van een boorgat onder gebruikmaking van een boorkop en injecteren van cementgrout.
Wapeningen, zoals ankers of nagels, die in de grond verticaal, horizontaal of onder gelijk welke hoek worden aangebracht, worden tot hiertoe volgens een van de hierna genoemde beschreven technieken bevestigd : a) Onder een hoek van 0 tot 900 wordt een boorgat in de grond aangebracht, al dan niet onder gebruikmaking van waterspoeling en/of lucht. Bij deze bewerking kan grout worden ingespoten ; b) Na het uitvoeren van het boorgat wordt het anker (nagel of wapening) al of niet voorzien van injectiebuisjes en/of afdichtingen in het boorgat gebracht ; c) Het anker wordt in het boorgat, dat mogelijk ook daartoe werd verbreed bij middel van de z. g. jet-cutting of groutingtechnieken, vastgezet door inspuiten in het boorgat van verhardende produkten, meestal cement.
De verhardende produkten, zoals o. m. cement, kunnen onder druk in het boorgat worden gebracht ; d) Door gebruik te maken van speciale voorzieningen, zoals tegelijkertijd intrillen (of boren) en vastzetten van het anker, nagel of wapening, wordt het anker in de grond vastgezet. Bij deze laatste werkwijze wordt gebruik gemaakt van de trillingen veroorzaakt door het hameren en moet grout onder zeer hoge druk worden ingepompt ; e) Ook kan een vergroot boorgat worden gemaakt, wat vooral in zeer cohesieve gronden noodzakelijk kan zijn, door gebruik te maken van de jet-grouting techniek ter hoogte van de wortel van het anker.
De hierboven genoemde werkwijze vertoont meerdere nadelen. De onder b en c beschreven werkwijzen hebben het
<Desc/Clms Page number 2>
groot nadeel dat de uitwerking ervan omslachtig is en duur uitvalt.
Belangrijke onderdelen bij het boren gebruikt gaan verloren en blijven in de grond achterwege samen met de wapening.
De onder d beschreven werkwijze heeft de volgende nadelen : 1. De te nemen voorzieningen voor het bekomen van een anker, een nagel of een wapening zijn zeer duur. Bij het intrillen gaat het ganse onderdeel dat daartoe in de grond wordt gebruikt verloren, zodat de voordelen die deze werkwijze normaal zou moeten opleveren, teniet worden gedaan ; 2. Bij aanwezigheid van stenen in de grond, harde concreties, opvulmateriaal en/of versteende ondergrond, is het niet mogelijk zonder bijkomende voorzieningen de ondergrond te penetreren. In dergelijke geologische omstandigheden moeten z. g."voorgaten"worden geboord, zodat de kostprijs van deze werkwijze aanzienlijk wordt verhoogd ; 3. Bij aanwezigheid van stenen of andere gelijkaadige hindernissen kunnen ontoelaatbare afwijkingen bij het boren t. o. v. de theoretische richting worden vastgesteld.
Het anker vertoont inderdaad geen voldoende stabiliteit om dergelijke hindernissen te overwinnen en de opgelegde richting te bewaren.
De uitvinding heeft dus tot doel een werkwijze voor te schrijven die bedoelde nadelen verhelpt en een nieuwe en originele werkwijze voor te stellen waardoor op uitstekende wijze wapeningen in de grond kunnen worden aangebracht en vastgezet, welk ook de geologische structuur van de grond moge zijn. De werkwijze volgens de uitvinding maakt inderdaad het aanbrengen van wapeningen mogelijk in alle soorten alluviale gronden, onafgezien of het om zand, klei of leem gaat. Ook de gronden die een rotsbodem, steenachtige aanvullingsgronden, al dan niet met water verzadigd, en/of versteende lagen bevattende gronden kunnen worden bewerkt. Dit geldt ook voor het type wapening, hetzij dat men verankering, vernageling of het inbrengen van gelijk welke wapening in overweging neemt.
Om de werkwijze volgens de uitvinding in de beste omstandigheden en op de meest economische wijze toe te passen, voorziet de uitvinding in de volgende stappen :
<Desc/Clms Page number 3>
a) Men brengt bedoeld boorgat aan door een boorbuis met boorkop in de grond te drukken en men verhoogt de diameter van het boorgat door injectie onder druk van een vloeistof ; b) Men maakt daartoe gebruik van een dubbelwandige, roterende boorbuis met boorkop ; men brengt in de hartlijn van de boorbuis een wapening aan waarvan de lengte nagenoeg overeenstemt met deze van de boorbuis ; men laat, in de eindfase, bij het terugtrekken van de boorbuis, hogerbedoelde stalen wapening in de grond achter terwijl cementgrout in de ontstane verbrede boorholte onder druk rondom de wapening wordt geinjecteerd.
In een bij voorkeur toegepaste verwezenlijkingsvorm wordt als vloeistof bij het verhogen van de diameter van het boorgat cementgrout toegepast.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op de inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.
Andere details en voordelen zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze voor het in de grond bevestigen van ankers, nagels en gelijkaardige wapeningen en hierbij gebruikte inrichting, volgens de uitvinding. Deze beschrijving wordt uitsluitend bij wijze van voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet. De verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuren 1 tot 3 illustreren schematisch drie opeenvolgende stappen uit de werkwijze volgens de uitvinding.
Figuur 4 is een schematisch vooraanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van de inrichting gebruikt voor het toepassen van de werkwijze, volgens de uitvinding.
De werkwijze door de figuren I tot 3 gelllustreerd, omvat de volgende stappen :
Aanleggen van een boorgat in de grond 1 door gebruik te maken van een dubbelwandige boorbuis 2. Een kaaimuur of een gelijkaardig massief wordt met de verwijzing 3 aangeduid. Meestal worden inderdaad bedoelde wapeningen door een kaaimuur aangelegd ter verankering van deze structuur. Het eigenlijke boorgat
<Desc/Clms Page number 4>
wordt in de schematische figuren niet voorgesteld omdat de werkwijze er precies in bestaat het boorgat tot een verbreed boorgat 4 uit te werken. Dit gebeurt door het onder druk vanaf de boorkop 5 inspuiten van een vloeistof. Hiervoor kan beroep worden gedaan op water, maar ook cementgrout kan hierbij toepassing vinden. Details over de structuur van de dubbelwandige boorbuis 2 en van de boorkop 5 volgen verder.
De boorkop 5 is weliswaar uitgerust met een stop 6 die een opening in de boorkop 5 afsluit. Deze stop 6 wordt in de grond achtergelaten wanneer deze opening vrij moet komen voor het doorlaten van de wapening 7.
In figuur 2 bemerkt men inderdaad dat de boorbuis 2 met de boorkop 5 progressief uit het verbrede boorgat 4 wordt verwijderd. De wapening 7 blijft echter ter plaatse en is omgeven door de massa onder druk gespoten cementgrout 8.
Tenslotte vertoont de schematische figuur 3 de stand waarin de wapening 7 in het verbrede boorgat 4 volledig met cementgrout 8 is omringd. De dubbelwandige boorbuis is hierbij volledig uit het boorgat teruggetrokken.
Het is duidelijk dat men voor een betere verankering van het geheel en in de functie van de geologische structuur van de grond plaatselijk, bijvoorbeeld aan het einde van de boring, een nog bredere doormeter van het boorgat kan voorzien. Deze mogelijke variante werd niet in de figuren voorgesteld.
De inrichting voor het in de meest economische, technisch meest betrouwbare, omstandigheden uitvoeren van de werkwijze wordt voorgesteld in figuur 4, waarin de dubbele boorbuis met de algemene verwijzing 2 wordt aangeduid. De dubbele boorbuis 2 heeft inderdaad een buitenommanteling 9 die concentrisch een binnencilinder 10 omringt. Tussen de buitenommanteling 9 en de binnencilinder 10 ontstaat een ruimte 11. De ruimte 11 sluit aan op twee of minstens twee sproeikoppen 12 terwijl aan het tegenoverliggend uiteinde deze ruimte 11 in de spoelkop 13 in verbinding staat met een inlaat 14 voor het aanvoeren van water onder druk, gebeurlijk van cementgrout.
Langs de binnenzijde van de binnencilinder
<Desc/Clms Page number 5>
10 wordt de ruimte 15 voor een deel ingenomen door de hierin rustende wapening 7. De uitdrukking "wapening" houdt ook in dat het hier kan gaan om een z. g. nagel of anker. De ruimte 15 staat in verbinding met een inlaat 16 voor het toevoegen van cementgrout of water. Cementgrout of water kan dus onder druk vanaf de inlaat 16 doorheen de ruimte 15 circuleren naar de boorkop 5 die met een stop 17 is afgesloten. De stop 17 heeft de vorm van een punt en is voorzien van terugslagkleppen en is dus bedoeld, enerzijds, om de opening 18 in de boorkop 5 af te sluiten en, anderzijds, om de penetratie in de grond te vergemakkelijken.
Verwijzend opnieuw naar de schematische figuren 1 en 3 en naar de verklaring van de werkwijze die hierbij aansluit, komen de voordelen en de grote technische eenvoud van werkwijze en inrichting uitstekend naar voren.
De inrichting laat dus toe, door beroep te doen op de combinatie van in zekere mate bekende technieken, een wapening in cement te ommantelen in grondsoorten van de meest uiteenlopende geologische structuren.
Hoewel de schematische figuren horizontale boringen voorstellen, is het duidelijk, zoals in de aanhef trouwens onderlijnd, deze techniek toe te passen door het in de verticale zin boren. Boringen die onder hoeken liggen tussen 0 en 90 zijn hierbij eveneens zeer goed uitvoerbaar.
De uitvinding is nochtans niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm en vele wijzigingen kunnen hieraan worden aangebracht zonder buiten het raam van de octrooiaanvrage te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
"Method and device for fixing anchors, nails and similar reinforcements in the ground"
This invention relates to a method of securing anchors, nails and similar reinforcements to the ground by drilling a borehole using a drill bit and injecting cement grout.
Reinforcements, such as anchors or nails, that are installed vertically, horizontally or at any angle in the ground have so far been secured by one of the techniques described below: a) Drilling a hole in the ground at an angle of 0 to 900 applied, whether or not using water flushing and / or air. Grout can be injected during this operation; b) After the borehole has been drilled, the anchor (nail or reinforcement) may or may not be provided with injection tubes and / or seals in the borehole; c) The anchor is placed in the borehole, which may have been widened by means of the z. g. jet-cutting or grouting techniques, secured by injection into the borehole of hardening products, usually cement.
The hardening products, such as cement, for example, can be introduced into the borehole under pressure; d) By using special features, such as simultaneously vibrating (or drilling) and securing the anchor, nail or reinforcement, the anchor is secured in the ground. The latter method uses the vibrations caused by hammering and grout must be pumped in under very high pressure; e) An enlarged borehole can also be made, which may be necessary especially in very cohesive soils, by using the jet-grouting technique at the root of the anchor.
The above-mentioned method has several drawbacks. The methods described under b and c have it
<Desc / Clms Page number 2>
major drawback that its effect is cumbersome and expensive.
Important parts used in drilling are lost and are left in the ground along with the reinforcement.
The method described under d has the following disadvantages: 1. The provisions to be taken for obtaining an anchor, a nail or a reinforcement are very expensive. When vibrating, the entire part that is used for this purpose in the ground is lost, so that the advantages that this method should normally yield are nullified; 2. In the presence of stones in the ground, hard concretions, backfill material and / or petrified surface, it is not possible to penetrate the surface without additional facilities. In such geological conditions, so-called "pre-holes" must be drilled so that the cost of this process is significantly increased; 3. In the presence of stones or other similar obstacles, inadmissible deviations during drilling t. o. v. the theoretical direction be established.
Indeed, the anchor does not exhibit sufficient stability to overcome such obstacles and maintain the imposed direction.
The object of the invention is thus to prescribe a method which obviates the drawbacks referred to and to propose a new and original method whereby excellent reinforcements can be placed and fixed in the ground, whatever the geological structure of the soil. The method according to the invention indeed enables the installation of reinforcements in all kinds of alluvial soils, regardless of whether it concerns sand, clay or loam. Soils that have a rocky bottom, stony supplementary soils, whether or not saturated with water, and / or soils containing petrified layers can be cultivated. This also applies to the type of reinforcement, whether one considers anchoring, nailing or insertion of any reinforcement.
In order to apply the method according to the invention in the best conditions and in the most economical manner, the invention provides the following steps:
<Desc / Clms Page number 3>
a) The said borehole is made by pressing a drill bit with drill bit into the ground and the diameter of the borehole is increased by injection under pressure of a liquid; b) For this purpose a double-walled, rotating drill pipe with drill bit is used; a reinforcement is arranged in the center line of the drill pipe, the length of which corresponds almost to that of the drill pipe; in the final phase, when the drill pipe is withdrawn, the above-mentioned steel reinforcement is left in the ground, while cement grout is injected under pressure around the reinforcement into the resulting widened drilling cavity.
In a preferred embodiment, cement grout is used as the liquid to increase the diameter of the borehole.
The invention also relates to the device for carrying out the method according to the invention.
Other details and advantages will become apparent from the following description of a method of securing anchors, nails and similar reinforcements to the ground and apparatus used herein, according to the invention. This description is given by way of example only and does not limit the invention. The reference numbers refer to the attached figures.
Figures 1 to 3 schematically illustrate three successive steps from the method according to the invention.
Figure 4 is a schematic front view, partly in section, of the device used for applying the method according to the invention.
The method illustrated by Figures I to 3 comprises the following steps:
Construction of a borehole in the ground 1 by using a double-walled drill pipe 2. A quay wall or a similar solid is indicated by reference 3. Usually, the intended reinforcements are actually laid by a quay wall to anchor this structure. The actual borehole
<Desc / Clms Page number 4>
is not shown in the schematic figures because the method consists exactly of working out the borehole into a widened borehole 4. This is done by injecting a liquid under pressure from the drill bit 5. Water can be used for this, but cement grout can also be used. Details on the structure of the double-walled drill pipe 2 and of the drill bit 5 will follow.
The drill bit 5 is indeed equipped with a plug 6 which closes an opening in the drill bit 5. This stop 6 is left in the ground when this opening has to be exposed for the passage of the reinforcement 7.
In Figure 2 it is indeed noted that the drill pipe 2 with the drill bit 5 is progressively removed from the widened borehole 4. However, the reinforcement 7 remains in place and is surrounded by the mass of pressure grouted cement grout 8.
Finally, the schematic figure 3 shows the position in which the reinforcement 7 in the widened borehole 4 is completely surrounded with cement grout 8. The double-walled drill pipe has been completely withdrawn from the borehole.
It is clear that for a better anchoring of the whole and in function of the geological structure of the soil, an even wider diameter of the borehole can be provided locally, for example at the end of the drilling. This possible variant was not presented in the figures.
The apparatus for carrying out the method in the most economical, technically most reliable conditions is shown in Figure 4, in which the double drill pipe is indicated by the general reference 2. The double casing 2 indeed has an outer casing 9 which concentrically surrounds an inner cylinder 10. A space 11 is created between the outer casing 9 and the inner cylinder 10. The space 11 connects to two or at least two nozzles 12, while at the opposite end this space 11 in the flushing head 13 communicates with an inlet 14 for supplying water under busy, possibly from cement grout.
Along the inside of the inner cylinder
<Desc / Clms Page number 5>
10, the space 15 is partly occupied by the reinforcement 7 resting therein. The term "reinforcement" also means that this may be a z. G. nail or anchor. The space 15 communicates with an inlet 16 for adding cement grout or water. Cement grout or water can thus circulate under pressure from the inlet 16 through the space 15 to the drill bit 5 which is closed with a plug 17. The plug 17 has the shape of a tip and is provided with non-return valves and is therefore intended, on the one hand, to close the opening 18 in the drill bit 5 and, on the other hand, to facilitate penetration into the ground.
Referring again to the schematic figures 1 and 3 and to the explanation of the method associated with this, the advantages and the great technical simplicity of the method and device are outstanding.
The device thus allows, by using the combination of to a certain extent known techniques, to coat a reinforcement in cement in soil types of the most diverse geological structures.
Although the schematic figures represent horizontal bores, it is clear, as, moreover, underlined in the preamble, to apply this technique by drilling in the vertical sense. Bores that lie at angles between 0 and 90 are also very feasible here.
However, the invention is not limited to the above-described embodiment, and many modifications can be made to it without departing from the scope of the patent application.