<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze en inrichting voor het inbrengen van korrelig materiaal in de grond.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het inbrengen van korrelig materiaal in de grond.
Door korrelig materiaal wordt hier zand en grind of een mengsel daarvan bedoeld, eventueel vermengd met cement.
Dergelijke werkwijze wordt onder meer toegepast voor het vormen van verticale drainpalen in de grond om slappe samendrukbare lagen sneller te laten consolideren.
Zand wordt in de slappe lagen gebracht door tegelijk te boren en zand in te spuiten. Door het gebruik van water wordt het terrein sterk bevuild en relatief lange tijd kan er niet verder op gewerkt worden.
Het aanbrengen van zand in de grond wordt ook uitgevoerd voor het verdichten van slechte grondlagen, bijvoorbeeld ter voorbereiding voor het aanbrengen van verdringingspalen.
In plaats van de slechte grond af te voeren en te vervangen door goede grond of de grond dynamisch te verdichten door middel van een valblok of nog aan de oppervlakte te verdichten door trilmachines, wordt zand in de grondlagen gespoten, waardoor een verdichting tot op grote diepte mogelijk is.
Dit geschiedt tot nu toe onder toevoer van water en meestal met speciale trilapparaten.
<Desc/Clms Page number 2>
Al de bekende werkwijzen zijn hinderlijk voor de omgeving en vergen veel energie en meestal ook relatief dure apparatuur.
Deze uitvinding heeft een werkwijze voor het inbrengen van korrelig materiaal in de grond als doel die voornoemde en andere nadelen niet vertoont en die toelaat op een snelle, eenvoudige en milieu-vriendelijke manier korrelig materiaal in de grond aan te brengen.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat het korrelig materiaal in de grond wordt geduwd door middel van een schroefboor die in de grond wordt aangebracht en in tegengestelde zin als de zin van haar schroefblad wordt gewenteld terwijl ze doorheen een hoeveelheid van dit korrelig materiaal steekt.
Doordat de schroefboor in tegengestelde zin van de zin van het schroefblad wordt gewenteld, zal het korrelig materiaal, bijvoorbeeld zand en/of grind, tussen de windingen van het schroefblad naar beneden getransporteerd worden.
Bij voorkeur wordt het korrelig materiaal eerst op de grond aangebracht en vervolgens in de grond geduwd door middel van een schroefboor die doorheen dit materiaal in de grond wordt geduwd terwijl ze in tegengestelde zin als de zin van haar schroefblad wordt gewenteld.
Het korrelig materiaal dat op de grond werd aangebracht, zal sneller in de grond dringen dan de schroefboor zodat deze schroefboor in de grond steeds zal omringd worden door korrelig materiaal.
<Desc/Clms Page number 3>
Een schroefboor met een rechts schroefblad wordt dus links gewenteld.
Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van een schroefboor met een relatief scherpe punt.
Het korrelig materiaal kan op de grond worden aangebracht in een bovenaan en onderaan open silo.
Deze uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting die bijzonder geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een van de vorige uitvoeringsvormen.
Deze uitvinding heeft aldus betrekking op een inrichting voor het inbrengen van korrelig materiaal in de grond die daardoor gekenmerkt is dat ze een bovenaan en onderaan open silo bevat, een schroefboor, bij voorkeur met een schroefblad met constante diameter en met een spitse punt, en een mechanisme om deze boor tegelijk in tegengestelde zin als de zin van het schroefblad te wentelen en naar beneden te verplaatsen.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkel voorkeurdragende uitvoeringsvormen van een werkwijze en inrichting voor het in de grond brengen van een korrelig materiaal beschreven met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin : figuur 1 schematisch een inrichting weergeeft voor het in de grond brengen van een korrelig materiaal volgens de uitvinding ;
<Desc/Clms Page number 4>
figuur 2 een gedeelte weergeeft van de inrichting van figuur 1, maar tijdens het inbrengen van korrelig materiaal in de grond ; figuur 3 op grotere schaal het gedeelte weergeeft dat in figuur 2 met F3 is aangeduid ;
figuur 4 een doorsnede weergeeft volgens de lijn IV-IV in figuur 3. figuur 5 een doorsnede weergeeft van het onderste gedeelte van de schroefboor tijdens het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding, maar met betrekking tot een andere uitvoeringsvorm ervan.
De inrichting volgens de uitvinding weergegeven in de figuren 1 tot 4 bevat een rupsonderstel 1 waarop een hoofdgestel 2 draaibaar gemonteerd is.
Op dit hoofdgestel 2 is een mast 3 wentelbaar aangebracht.
Tijdens het in de grond 4 brengen van zand wordt deze mast 3 verticaal gehouden door schoorstangen 5 terwijl het hoofdgestel 2 ten opzichte van de grond 4 gestabiliseerd wordt door hydraulische vijzels 6.
Op het hoofdgestel 2 bevindt zich een dieselmotor 7 die aangesloten is op een dieseltank 8 en die via een tandwielkast 9 verscheidene hydraulische pompen 10 aandrijft die aansluiten op een tank 11 met hydraulische vloeistof.
Op het van de mast 3 verwijderde uiteinde van dit hoofdgestel 2 is een besturingscabine 12 aangebracht met daarin de nodige meet-en besturingsinstrumenten.
Over de mast 3 is een draaitafel 13 verschuifbaar door midel van twee lieren 14 en 15, die naast de mast 3 op het
<Desc/Clms Page number 5>
hoofdgestel 2 gemonteerd zijn en gedreven worden door hydraulische motoren 16 en de draaitafel 13 naar omlaag, respectievelijk naar omhoog, trekken.
In de draaitafel 13 is een draaimechanisme 17 gelegen dat door een hydraulische motor 18 aangedreven wordt voor het wentelen van een schroefboor 19.
Deze schroefboor 19 bestaat uit een volle ronde stang 20 met een scherpe punt en voor de rest een constante diameter en uit een erop aangebracht schroefblad 21 met rechtse schroefzin en eveneens met constante buitendiameter behalve op de punt waar het schroefblad 21 in buitendiameter afneemt zodat het onderste uiteinde van de schroefboor 19 puntig uitloopt.
Het bovenste uiteinde ervan is gevat in het draaimechanisme 17.
Verder bevat de inrichting een silo 22 met een cilindrisch onderste gedeelte 23 waarvan de binnendiameter iets groter is dan de constante buitendiameter van het schroefblad 21 en een trechtervormig bovenste gedeelte 24 dat in de dwarsrichting van het hoofdgestel 2 breder is dan in de langsrichting ervan, zoals meer in detail is weergegeven in de figuren 3 en 4.
Dit bovenste gedeelte 24 is vastgemaakt aan de cilinder van een perscilinder 25 waarvan de zuigerstang vastgemaakt is aan het onderste uiteinde van de mast 3. Dit bovenste gedeelte 24 steekt met een gedeelte in een geleiding 26 die op deze mast 3 is vastgemaakt.
<Desc/Clms Page number 6>
De pompen 10 voeden voornoemde vijzels 6, de hydraulische motoren 16 en 18 en de perscilinder 25.
Om met deze inrichting op een bepaalde plaats zand in de grond 4 te brengen, wordt als volgt tewerk gegaan.
De inrichting wordt ter plaatse gebracht en het hoofdgestel 2 wordt door het uitschuiven van de vijzels 6 gestabiliseerd. De mast 3 wordt opgericht en door de schoorstangen 5 geschoord. Voor of na het oprichten, wordt de schroefboor 19 in de draaitafel 13 bevestigd.
Deze draaitafel 13 wordt door de lier 15 in haar hoogste stand gebracht en juist onder de punt ervan wordt de silo 22 geplaatst zodanig dat het cilindrische gedeelte 23 ervan in het verlengde ligt van de schroefboor 19.
Deze silo 22 wordt met behulp van de perscilinder 25 een tiental cm in de grond 4 geduwd en vervolgens minstens 50 cm hoog gevuld met zand 27. De inrichting bevindt zich dan in de toestand zoals weergegeven in figuur 1.
Tenslotte worden de draaitafel 13 en dus ook de schroefboor 19 door de lier 14 naar omlaag verplaatst tot de punt van de schroefboor 19 in het zand 27 in de silo 22 steekt. De inrichting bevindt zieh dan in de toestand zoals weergegeven in figuur 1.
Vervolgens wordt de draaitafel 13 gewenteld in de linkse draaizin, dus in de tegengestelde zin als de schroefzin van het schroefblad 21 en door middel van de lier 14 tegelijkertijd verder naar beneden verplaatst.
<Desc/Clms Page number 7>
Het zand 27 tussen de windingen van het schroefblad 21 zal de neiging hebben om met de schroefboor 19 mee te draaien.
Door de wrijving van de wand van de silo 22 en de grond 4 rond de schroefboor 19 wordt deze draaiende beweging van het zand 27 evenwel afgeremd.
Het gevolg hiervan is dat het zand 27 zieh ook axiaal zal verplaatsen en, doordat het schroefblad een zin bezit die tegengesteld is aan de rotatiezin van het schroefblad 21, meer bepaald naar beneden. Het zand 27 daalt dus vlugger in de grond 4 dan de schroefboor 19.
De schroefboor 19 duwt dus steeds zand 27 voor zieh uit en is ook steeds omringd door zand 27. De spitse punt van de schroefboor 19 zorgt ervoor dat de ruimte tussen de windingen van het schroefblad 21 vanaf het begin goed gevuld is met zand 27 en zorgt ervoor dat in de grond 4 het zand 27 dat via het schroefblad 21 de punt bereikt zijdelings verdrongen wordt. Indien nodig wordt de silo 22 tijdens de werking bijgevuld met zand 27.
De inrichting is in de figuren 2 tot 4 weergegeven tijdens dit in de grond 4 duwen van het zand 27.
Aldus wordt vermenging tussen het aangevoerde zand 27 en de grond 4 vermeden. Een zandpaal wordt in de grond 4 gevormd waarvan de diameter groter kan zijn dan de buitendiameter van het schroefblad 21. Hoe groter de rotatiesnelheid van de schroefboor 19, hoe meer zand 27 er per meter schroefboor 19 in de grond 4 kan worden gedrukt.
Deze zandpaal vormt een uitstekende drainpaal.
<Desc/Clms Page number 8>
Wanneer de zandpaal diep genoeg gevormd is, wordt de schroefboor 19 door middel van de lier 15 terug uitgetrokken. Tijdens dit uittrekken wordt de schroefboor 19 verder gewenteld in dezelfde zin als bij het inbrengen.
Door dit uittrekken traag uit te voeren maar daarbij de schroefboor 19 met grote snelheid te doen draaien, kan de diameter van de gevormde zandkolom in de grond 4 vergroot worden en daarbij de druk op de grond 4 rond deze zandpaal aanzienlijk verhoogd.
In de as van aldus in samendrukbare en waterzieke grond 4 gevormde drainpalen met grote diameter kunnen betonpalen worden gevormd. Hierbij wordt de negatieve kleefkracht uitgeschakeld of verminderd. Het zogenaamde "bloeden" van deze betonpalen, dit is het wegspoelen van cement door water dat door de compressie van weinig doorlatende grond omhoog geduwd wordt, wordt vermeden.
Door de schroefboor 19 enkel te draaien maar zijn punt in een of andere slappe grondlaag te houden, kan zand 27 in deze laag worden geduwd en deze laag sterk verdicht worden.
Het is ook mogelijk aan het zand 27 cement toe te voegen waardoor na bepaalde tijd de gevormde zandpaal een relatief grote draagkracht zal krijgen.
In plaats van zand 27 kan een ander korrelig materiaal al dan niet gemengd met zand en/of cement zoals grind in de silo 22 aangebracht worden en dus in de grond 4 geduwd worden.
Wanneer de hiervoor beschreven'werkwijze in dikke lagen van zeer slappe grond toegepast wordt, is het mogelijk dat het
<Desc/Clms Page number 9>
zand 27 reeds bij een geringe druk de schroefboor 19 zijdelings verlaat.
Dit kan voor gevolg hebben dat de grondverbetering door het zand 27 zeer gering is, tenzij dit zand 27 achteraf nog door ander middelen zoals trilnaalden en dergelijke verdicht wordt. Er zal zeer veel zand 27 verbruikt worden en een zandpaal met zeer grote diameter verkregen worden, maar deze zandpaal is vrij los en van weinig waarde voor de grondverbetering.
Dit kan vermeden worden door de hiervoor beschreven inrichting te gebruiken met een andere schroefboor 19A zoals weergegeven in figuur 5.
Deze schroefboor 19A verschilt slechts van de schroefboor 19 uit de inrichting volgens de figuren 1 tot 4 doordat op de buitenrand van het schroefblad 21 een rand 21A staat die bij voorkeur in de langsrichting van de schroefboor 19 en naar onder gericht is zoals weergegeven in de figuur 5.
Deze rand 21A is bijvoorbeeld gevormd door een stalen strook die op de onderzijde tegen de rand van het schroefblad 21 gelast wordt.
Door deze rand 21A kan het zand 27 moeilijker zijwaarts de schroefboor 19 verlaten en is de druk van het getransporteerde zand 27 dus groter.
Op een eenvoudige en milieu-vriendelijke manier en met een relatief eenvoudige inrichting kan een grote hoeveelheid zand 27 of ander korrelig materiaal in de grond 4 gebracht worden om een drainpaal of steunpaal te vormen of de grond 4 gewoon te verbeteren.
<Desc/Clms Page number 10>
De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch dergelijke werkwijze en inrichting voor het in de grond brengen van een korrelig materiaal kan in verschillende varianten worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Method and device for introducing granular material into the ground.
This invention relates to a method of introducing granular material into the soil.
By granular material here is meant sand and gravel or a mixture thereof, possibly mixed with cement.
Such a method is used, inter alia, for forming vertical drain piles in the ground in order to allow weak compressible layers to consolidate more quickly.
Sand is brought into the soft layers by drilling and injecting sand simultaneously. The use of water heavily pollutes the site and it is not possible to work on it for a relatively long time.
Sanding into the soil is also carried out for compacting poor soil layers, for example in preparation for applying displacement piles.
Instead of draining the bad soil and replacing it with good soil or dynamically compacting the soil by means of a drop block or even compacting it to the surface by vibrating machines, sand is injected into the soil layers, resulting in a compaction to a great depth is possible.
Until now, this has been done under the supply of water and usually with special vibrators.
<Desc / Clms Page number 2>
All known methods are a nuisance to the environment and require a lot of energy and usually also relatively expensive equipment.
The object of the present invention is a method for introducing granular material into the soil, which does not show the aforementioned and other disadvantages and which allows granular material to be introduced into the soil in a quick, simple and environmentally friendly manner.
According to the invention, this object is achieved in that the granular material is pushed into the ground by means of a screw drill which is inserted into the ground and is rotated in the opposite direction as the sense of its propeller blade while it passes through an amount of this granular material.
Because the screw drill bit is rotated in the opposite sense of the direction of the screw blade, the granular material, for example sand and / or gravel, will be transported down between the windings of the screw blade.
Preferably, the granular material is first applied to the ground and then pushed into the ground by means of a screw drill that is pushed through this material into the ground while rotating in the opposite sense to the sense of its propeller blade.
The granular material that has been applied to the ground will penetrate into the ground faster than the screw drill, so that this screw drill in the ground will always be surrounded by granular material.
<Desc / Clms Page number 3>
A screw drill with a right-hand screw blade is thus rotated to the left.
Preferably use is made of a screw drill with a relatively sharp point.
The granular material can be applied to the ground in a silo open at the top and bottom.
This invention also relates to an apparatus which is particularly suitable for performing the method according to any of the previous embodiments.
The present invention thus relates to a device for introducing granular material into the soil, characterized in that it comprises a silo open at the top and bottom, a screw drill, preferably with a constant-diameter screw blade with a pointed tip, and a mechanism to rotate and move this drill in the opposite direction to that of the propeller blade at the same time.
In order to better demonstrate the features of the invention, hereinafter, by way of example, without any limitation, only preferred embodiments of a method and apparatus for introducing a granular material into the soil are described with reference to the accompanying drawings, in which figure 1 schematically represents a device for introducing a granular material according to the invention into the ground;
<Desc / Clms Page number 4>
figure 2 represents a part of the device of figure 1, but during the introduction of granular material into the ground; figure 3 shows on a larger scale the part indicated by F3 in figure 2;
figure 4 shows a section according to the line IV-IV in figure 3. figure 5 shows a section of the lower part of the screw drill during the application of the method according to the invention, but with respect to another embodiment thereof.
The device according to the invention shown in Figures 1 to 4 comprises a crawler frame 1 on which a main frame 2 is rotatably mounted.
A mast 3 is rotatably mounted on this main frame 2.
During the introduction of sand into the ground 4, this mast 3 is held vertically by bracing rods 5, while the main frame 2 is stabilized relative to the ground 4 by hydraulic jacks 6.
On the main frame 2 there is a diesel engine 7 which is connected to a diesel tank 8 and which, via a gearbox 9, drives several hydraulic pumps 10 which connect to a tank 11 with hydraulic fluid.
A control cabin 12 with the necessary measuring and control instruments is mounted on the end of this main frame 2 remote from the mast 3.
A turntable 13 is slidable over mast 3 by means of two winches 14 and 15, which next to mast 3 on the
<Desc / Clms Page number 5>
main frame 2 are mounted and driven by hydraulic motors 16 and pull the turntable 13 downwards and upwards, respectively.
A rotary mechanism 17 is located in the turntable 13, which is driven by a hydraulic motor 18 for revolving a screw drill 19.
This screw drill 19 consists of a full round rod 20 with a sharp point and for the rest a constant diameter and a screw blade 21 with a right-hand screw sentence mounted on it and also with a constant outer diameter, except at the point where the screw blade 21 decreases in outer diameter so that the lower the end of the screw drill 19 is pointed.
The upper end thereof is contained in the turning mechanism 17.
Furthermore, the device includes a silo 22 with a cylindrical bottom portion 23 whose inner diameter is slightly larger than the constant outer diameter of the propeller blade 21 and a funnel-shaped top portion 24 which is wider in the transverse direction of the main frame 2 than in its longitudinal direction, such as is shown in more detail in Figures 3 and 4.
This top portion 24 is attached to the cylinder of a press cylinder 25, the piston rod of which is attached to the bottom end of the mast 3. This top portion 24 engages with a portion in a guide 26 mounted on this mast 3.
<Desc / Clms Page number 6>
The pumps 10 feed the aforementioned augers 6, the hydraulic motors 16 and 18 and the press cylinder 25.
The procedure is as follows to introduce sand into the ground 4 at a specific location.
The device is brought to the location and the main frame 2 is stabilized by extending the jacks 6. The mast 3 is erected and braced by the bracing rods 5. Before or after erecting, the screw drill 19 is mounted in the turntable 13.
This turntable 13 is raised to its highest position by the winch 15 and the silo 22 is placed just below its tip such that its cylindrical part 23 is in line with the screw drill 19.
This silo 22 is pushed a few centimeters into the ground 4 by means of the press cylinder 25 and then filled at least 50 cm high with sand 27. The device is then in the state as shown in figure 1.
Finally, the turntable 13 and thus also the screw drill 19 are moved downwards by the winch 14 until the tip of the screw drill 19 protrudes into the sand 27 in the silo 22. The device is then in the state as shown in figure 1.
Then the turntable 13 is rotated in the left-hand rotary sense, i.e. in the opposite sense as the screw sense of the propeller blade 21 and simultaneously moved further downwards by means of the winch 14.
<Desc / Clms Page number 7>
The sand 27 between the turns of the screw blade 21 will tend to rotate with the screw drill 19.
However, the rotary movement of the sand 27 is inhibited by the friction of the wall of the silo 22 and the ground 4 around the screw drill 19.
The consequence of this is that the sand 27 will also move axially and, because the propeller blade has a sense opposite to the sense of rotation of the propeller blade 21, in particular downwards. The sand 27 thus descends into the ground 4 more quickly than the screw drill 19.
The screw drill 19 therefore always pushes out sand 27 and is always surrounded by sand 27. The pointed tip of the screw drill 19 ensures that the space between the turns of the screw blade 21 is well filled from the beginning with sand 27 and ensure that in the ground 4 the sand 27 that reaches the tip via the screw blade 21 is displaced laterally. If necessary, silo 22 is topped up with sand 27 during operation.
The device is shown in Figures 2 to 4 during the pushing of the sand 27 into the ground 4.
Mixing between the supplied sand 27 and the soil 4 is thus avoided. A sand pile is formed in the ground 4, the diameter of which may be greater than the outer diameter of the screw blade 21. The greater the rotation speed of the screw drill 19, the more sand 27 can be pressed into the ground 4 per meter of screw drill 19.
This sand post makes an excellent drain post.
<Desc / Clms Page number 8>
When the sand pile has been formed deep enough, the screw drill 19 is pulled back by means of the winch 15. During this extraction, the screw drill 19 is further rotated in the same sense as during insertion.
By performing this extraction slowly but thereby rotating the screw drill 19 at a great speed, the diameter of the sand column formed in the ground 4 can be increased and the pressure on the ground 4 around this sand pile considerably increased.
Concrete piles can be formed in the axis of drain piles of large diameter thus formed in compressible and water-diseased soil 4. The negative adhesive force is thereby switched off or reduced. The so-called "bleeding" of these concrete piles, this is the washing away of cement by water that is pushed upwards by the compression of impermeable soil, is avoided.
By only turning the screw drill 19 but keeping its point in some soft soil layer, sand 27 can be pushed into this layer and this layer can be highly compacted.
It is also possible to add cement to the sand 27, so that after a certain time the sand pile formed will have a relatively high bearing capacity.
Instead of sand 27, another granular material, whether or not mixed with sand and / or cement such as gravel, can be placed in the silo 22 and thus pushed into the ground 4.
When the above-described method is applied in thick layers of very soft soil, it is possible that
<Desc / Clms Page number 9>
sand 27 leaves the screw drill 19 laterally at a low pressure.
This can have the consequence that the soil improvement by the sand 27 is very small, unless this sand 27 is subsequently compacted by other means such as vibrating needles and the like. A lot of sand 27 will be consumed and a sand pile with a very large diameter will be obtained, but this sand pile is quite loose and of little value for soil improvement.
This can be avoided by using the previously described device with another screw drill 19A as shown in Figure 5.
This screw drill 19A differs only from the screw drill 19 from the device according to figures 1 to 4 in that on the outer edge of the screw blade 21 there is an edge 21A, which is preferably in the longitudinal direction of the screw drill 19 and is directed downwards as shown in the figure. 5.
This edge 21A is for instance formed by a steel strip which is welded on the underside against the edge of the screw blade 21.
This edge 21A makes it more difficult for the sand 27 to leave the screw drill 19 sideways and the pressure of the transported sand 27 is therefore greater.
In a simple and environmentally friendly manner and with a relatively simple arrangement, a large amount of sand 27 or other granular material can be introduced into the ground 4 to form a drain pile or support pile or simply improve the soil 4.
<Desc / Clms Page number 10>
The present invention is by no means limited to the embodiments described above and shown in the figures, but such a method and device for introducing a granular material into the ground can be carried out in different variants without departing from the scope of the invention.