BE1015716A3

BE1015716A3 - Werkwijze voor het realiseren van grondkolommen door diepvermenging van bindmiddelen in de grond.

Info

Publication number: BE1015716A3
Application number: BE2003/0538A
Authority: BE
Original assignee: Denys Nv
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-07-05

Abstract

Werkwijze voor het realiseren van een grondkolom door diepvermenging van bindmiddelen in de grond, daardoor gekenmerkt dat zij hoofdzakelijk bestaat uit een opeenvolging van stappen, waarbij op de plaats waar zulke grondkolom moet gerealiseerd worden, een grondonderzoek in de diepte wordt uitgevoerd voor het bepalen van de aard van de opeenvolgende grondlagen; vervolgens voor iedere grondlaag wordt bepaald welke geschikte bindmiddelen dienen gebruikt te worden en in welke dosering om een bepaalde draagweerstand van de betreffende grondlaag te bekomen; ter plaatse van de te realiseren grondkolom voor iedere grondlaag de aldus bepaalde dosering bindmiddelen onder druk in de betreffende laag in te brengen en te mengen met de grond van de betreffende grondlaag.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het realiseren van grondkolommen door diepvermenging van bindmiddelen in de grond. 



  De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het realiseren van grondkolommen door diepvermenging van bindmiddelen in de grond. 



  Men kent reeds een werkwijze waarbij in de te verbeteren grond een reeks grondkolommen op een afstand van elkaar volgens een bepaalde matrix worden gerealiseerd met de zogenaamde methode van diepvermenging, waarbij plaatselijk een hoeveelheid bindmiddel, bijvoorbeeld een bepaald mengsel van kalk en cement, in de grond worden ingebracht en met de grond wordt gemengd om aldus kolommen te vormen die plaatselijk de draagkracht van de grond verhogen. 



  Zulke bekende werkwijze is echter niet geschikt voor het verbeteren van de draagkracht van heterogene gronden die bestaan uit verschillende grondlagen van uiteenlopende aard en met een verschillende draagkracht. 



  In het geval van zulke heterogene gronden worden inderdaad met deze bekende werkwijze grondkolommen verkregen waarvan de draagweerstand niet uniform is over de hoogte van de kolom, hetgeen nadelig is voor de voorspelbaarheid en de reproduceerbaarheid van het eindresultaat met betrekking tot de verbetering van de draagkracht van de grond. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 De huidige uitvinding heeft tot doel aan het voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een werkwijze die toelaat op een gedoseerde manier de bindmiddelen in de grond in te brengen, rekening houdend met de aard van de grondlagen, om aldus grondkolommen te kunnen realiseren met grotendeels uniforme eigenschappen op gebied van draagkracht. 



  Hiertoe betreft de uitvinding een werkwijze voor het realiseren van een grondkolom door diepvermenging van bindmiddelen in de grond, die hoofdzakelijk bestaat uit een opeenvolging van stappen, waarbij op de plaats waar zulke grondkolom moet gerealiseerd worden, een grondonderzoek in de diepte wordt uitgevoerd voor het bepalen van de aard van de opeenvolgende grondlagen; vervolgens voor iedere grondlaag wordt bepaald welke geschikte bindmiddelen dienen gebruikt te worden en in welke dosering om een bepaalde draagweerstand van de   betreffende grondlaag te bekomen ; iedere grondlaag,   ter plaatse van de te realiseren grondkolom, de aldus bepaalde dosering bindmiddelen onder druk in de betreffende laag in te brengen en te mengen met de grond van de betreffende grondlaag. 



  Een voordeel van het gedoseerd inbrengen van de bindmiddelen in de grondlagen, is dat op iedere hoogte van de grondkolom de ideale hoeveelheid bindmiddel wordt gebruikt. 



  Een voordeel van het feit dat de bindmiddelen onder druk worden ingebracht, is dat de bindmiddelen goed verspreid 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 worden en dat het grondwater door de overdruk wordt verdreven, zodat de bindmiddelen enkel reageren met het zogenaamde overblijvende hangwater dat aan de grondkorrels kleeft, waardoor een betere binding ontstaat dan wanneer de bindmiddelen in een overmaat van water terecht komen in het geval er geen druk zou toegepast worden. door het grondwater sterk zouden verdund worden in het geval er geen druk zou toegepast worden. 



  Het voornoemde grondonderzoek kan bijvoorbeeld gebeuren door een monstername van de grondlagen ter plaatse van de te realiseren grondkolom, waardoor men een perfect idee bekomt van de toestand van de te verbeteren grond. 



  Bij voorkeur wordt het bepalen van de geschikte bindmiddelen en hun dosering proefondervindelijk uitgevoerd, waarbij verschillende mengmonsters van de betreffende grondsoort op basis van verschillende doseringen bindmiddel worden aangemaakt en waarbij deze mengmonsters, na uitharding, op hun weerstand worden getest. 



  Als bindmiddel kan bijvoorbeeld een keuze gemaakt worden uit kalk, cement, vliegas of afgeleide producten van lava of een combinatie ervan. 



  Bij voorkeur worden de bindmiddelen in de grond gebracht en gemengd met de grond door middel van een holle boorstang waar doorheen de bindmiddelen tijdens het boren 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 in de grond worden geblazen via een uitgang nabij de tip van de boorstang, welke boorstang is voorzien van zijwaarts gerichte mengvinnen om tijdens het boren de grond met de bindmiddelen te mengen. 



  Volgens de meest voorkeurdragende toepassing van de werkwijze worden de bindmiddelen door middel van luchtdruk in de grond geblazen en wordt de boorschacht bovenaan afgedekt door middel van een afdekkap die rond de boorstang over de boorschacht wordt aangebracht om te beletten dat ingeblazen lucht langs de bovenzijde van de boorschacht zou kunnen ontsnappen, zodat het vrije grondwater effectief uit de boorschacht wordt verdrongen, in functie van de k-waarde. 



  De huidige uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het realiseren van een grondkolom door diepvermenging van bindmiddelen in de grond volgens de werkwijze van één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zij in hoofdzaak bestaat uit een boor- en menginrichting met een opwaarts gerichte en in de hoogte verstelbare holle boorstang, welke boorstang is voorzien, enerzijds, van een ingang die is aangesloten op een stuurbare doseerinrichting die gevoed wordt vanuit één of meer silo's die ieder met een verschillend bindmiddel zijn gevuld, en, anderzijds, van een uitgang nabij de tip van de boorstang. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 van een inrichting volgens de uitvinding voor het realiseren van grondkolommen door diepvermenging van bindmiddelen in de grond en van een voorkeurdragende toepassing van een werkwijze volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: 
Figuur 1 schematisch een inrichting weergeeft volgens de uitvinding voor het verbeteren van gronden door diepvermenging van bindmiddelen in de grond ; figuur 2 op grotere schaal en in doorsnede het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 door F2 is aangeduid ; figuur 3 een doorsnede weergeeft volgens lijn III-
III in figuur 2; figuur 4 een doorsnede weergeeft zoals in figuur 3, doch voor een andere stand;

   figuur 5 een perspectiefzicht weergeeft van het gedeelte dat in figuur 1 door F5 is aangeduid; figuur 6 een doorsnede weergeeft volgens lijn VI-VI in figuur 5; figuur 7 in doorsnede het gedeelte weergeeft dat in figuur 1 door F7 is aangeduid. 



  De inrichting 1 volgens de uitvinding bestaat in hoofdzaak uit een stuurbare doseerinrichting 2 voor de menging en dosering van bindmiddelen zoals cement, kalk, vliegas of dergelijke, die in afzonderlijke silo's 3 zijn opgeslagen en uit een boor- en menginrichting 4, die door middel van een slang 5 of dergelijke is gekoppeld aan de uitgang van de voornoemde doseerinrichting 2. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Iedere silo 3 van de doseerinrichting 2 is voorzien van een doseerelement 6, bijvoorbeeld in de vorm van een schroef van Archimedes met een aandrijving 7, waarbij de doseerelementen 6 uitmonden in een gemeenschappelijke opvangtrechter 8 met een cilindrische uitgang 9 waarin een cellenrad 10 is aangebracht. 



  Het cellenrad 10 bestaat zoals bekend, uit twee horizontale wanden, respectievelijk een wand 11 die de bodem vormt van de trechter 8 en een daaronder gelegen wand 12 die in de voornoemde cilindrische uitgang 9 van de voornoemde opvangtrechter 8 is aangebracht, waarbij tussen deze wanden 11-12 een rad 13 verdraaibaar rond een as 14 is aangebracht waarvan de dikte nagenoeg gelijk is aan de afstand tussen voornoemde wanden 11 en 12. 



  In het rad 9 zijn op regelmatige onderlinge afstanden van elkaar doorgangen 15 voorzien die bij het draaien van het rad 9 zich tegenover een opening 16 in de bovenste wand 11 en tegenover een opening 17 in de onderste wand 12 bewegen, waarbij de openingen 16 en 17 bijvoorbeeld diametraal tegenover elkaar zijn aangebracht ten opzichte van de as 14. 



  Onder de opening 17 is een kamer 18 voorzien die in dit geval wordt afgebakend door de cilindrische uitgang 9, door de voornoemde wand 12 en door een afsluitwand 19. 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  De kamer 18 is voorzien van een ingang 20 die is aangesloten op een persluchtcircuit 21 en van een uitgang 22 waarop de voornoemde slang 5 is aangekoppeld. 



  Het cellenrad 10 is voorzien van een draaiaandrijving die niet in de figuren is weergegeven. 



  De boor- en menginrichting 4 wordt gevormd door een mobiele drager 23 in de vorm van een rupsonderstel of   dergelij ke,   waarop een opwaarts gerichte en in de hoogte verstelbare holle boorstang 24 is aangebracht, welke boorstang 24 is voorzien van aandrijfmiddelen 25 voor het roteren en van. een hoogteaandrijving 26 en welke boorstang 24 bovenaan een ingang 27 bezit die, via de slang 5 in verbinding staat met de doseerinrichting 2, terwijl onderaan, nabij de tip 28 van de boorstang 24, één of meer uitgangen 29 zijn voorzien. 



  De boorstang 24 draagt verder een aantal zijwaarts gerichte mengvinnen 30 die in het weergegeven voorbeeld diametraal tegenover elkaar zijn opgesteld, doch op een verschillende hoogte. 



  De boor- en menginrichting 4 bevat tevens een afdekkap 31 die rond de boorstang 24 is aangebracht en die een straal bezit die groter is dan de radiale lengte van de voornoemde mengvinnen 30. 



  Bij voorkeur wordt de inrichting 2 uitgerust met een programeerbare sturing 32, bijvoorbeeld in de vorm van een microprocessor of dergelijke, voor het aansturen van 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 minstens de doseerinrichting 2, meer speciaal van de aandrijvingen 7 van de doseerelementen 6 en van de aandrijving van het cellenrad 10, evenals van de hoogteaandrijving 25 van de boorstang 24, en eventueel bijkomend ook van de rotatieaandrijving 26 van de boorstang 24 en van het pneumatisch circuit 21. 



  De sturing 32 is daarbij voorzien van middelen 33, bijvoorbeeld in de vorm van een klavier, om de gewenste dosering in functie van de boordiepte te kunnen inbrengen. 



  De werking van de inrichting 1 is zeer eenvoudig en als volgt. 



  Voor de sanering van een grond, meer speciaal met de bedoeling de draagkracht van de grond te verhogen door het realiseren van een matrix van grondkolommen, worden eerst op de plaatsen waar grondkolommen dienen voorzien te worden monsters genomen van de verschillende grondlagen. 



  Deze monsters worden dan onderzocht in het labo, waarna door verdere proeven in het labo wordt nagegaan met welke bindmiddelen en in welke dosering de beste resultaten worden bekomen op gebied van grondverbetering. 



  Aldus wordt voor iedere te verwezenlijken grondkolom proefondervindelijk een tabel of een grafiek opgesteld die voor elke diepte de hoeveelheden weergeeft van de bindmiddelen die op die bepaalde diepte in de grondlaag 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 moeten ingebracht worden en met de grond moeten gemengd worden. 



  Deze tabel wordt vervolgens in de sturing 32 ingegeven, waarna de hiervoor beschreven inrichting automatisch de gepaste hoeveelheden bindmiddelen in de juiste verhouding in de grond zal inbrengen en erin zal vermengen. 



  Hiertoe wordt eerst een boring uitgevoerd met de voornoemde inrichting 4 tot op de gewenste diepte van de te realiseren grondkolom, waarbij tijdens het boren de grond door de mengvinnen 30 wordt stuk gemalen, zodat een boorschacht 34 ontstaat met de dimensies van de te realiseren boorkolom. 



  Vervolgens wordt de boorstang 24 roterend terug omhoog bewogen en wordt gelijktijdig, in functie van de diepte van de uitgangen 29, een mengsel van bindmiddelen afkomstig van de doseerinrichting 2, in de gepaste verhouding onder druk in de grond geblazen door middel van samengeperste lucht afkomstig van het circuit 21, waarbij, door de draaibeweging van de mengvinnen 30, deze bindmiddelen verder in de grond worden verdeeld. 



  Dankzij de afdekkap 31 wordt de opening van de boorschacht 34 nagenoeg luchtdicht afgedekt, waardoor de ingeblazen lucht niet langs boven kan ontsnappen en bijgevolg het vrije grondwater 35 uit de boorschacht 34 wordt verdrongen. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 



  De gepaste dosering van de bindmiddelen wordt daarbij gestuurd vanuit de sturing 31, waarbij de aansturing voornamelijk gebeurt op het niveau van de aanvoer in gedoseerde verhoudingen van de bindmiddelen vanuit de silo's 3 naar de opvangtrechter 8. 



  De aldus gedoseerde bindmiddelen vallen daarbij doorheen de opening 16 in de bodem 11 van de trechter 8 in de daaronder gesitueerde doorgang 15 van het cellenrad 10, welke doorgang 15 onderaan is afgesloten door de wand 12. 



  Bij het draaien van het rad 13 wordt het mengsel bindmiddelen in de voornoemde betreffende doorgang 15 meegenomen tot boven de opening 17 in de wand 12, waardoor het mengsel in de kamer 18 terechtkomt, van waaruit het mengsel, door middel van perslucht die via de opening 20 in de kamer 18 wordt geblazen, via de uitgang 22 en de slang 5 naar de boor- en menginrichting 4 wordt geperst en zo via de holle boorstang met zijn uitgangen 29 in de grond wordt geblazen. 



  De ingeblazen bindmiddelen reageren met het hangwater rond de grondkorrels om een binding tussen de grondkorrels tot stand te brengen, zodat na uitharding een relatief stijve grondkolom wordt verkregen met een verhoogde draagkracht. 



  Het is duidelijk dat voor het bepalen van types grondlagen, niet noodzakelijk een monstername in situ dient te gebeuren, maar dat ook andere methodes van bodemonderzoek hiervoor kunnen aangewend worden. 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 



  Het is eveneens duidelijk dat het bepalen van de gepaste bindmiddelen en hun dosering niet noodzakelijk empirisch moet gebeuren, maar bijvoorbeeld ook zou kunnen uitgegaan worden van empirische of theoretische modellen die toelaten in functie van de grondsoort deze gegevens te bepalen. 



  De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm en toepassing van een werkwijze, doch een dergelijke inrichting en werkwijze kunnen volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies. 1.- Werkwijze voor het realiseren van een grondkolom door diepvermenging van bindmiddelen in de grond, daardoor gekenmerkt dat . zij hoofdzakelijk bestaat uit een opeenvolging van stappen, waarbij op de plaats waar zulke grondkolom moet gerealiseerd worden, een grondonderzoek in de diepte wordt uitgevoerd voor het bepalen van de aard van de opeenvolgende grondlagen ; voor iedere grondlaag wordt bepaald welke geschikte bindmiddelen dienen gebruikt te worden en in welke dosering om een bepaalde draagweerstand van de betreffende grondlaag te bekomen ; plaatse van de te realiseren grondkolom voor iedere grondlaag de aldus bepaalde dosering bindmiddelen onder druk in de betreffende laag in te brengen en te mengen met de grond van de betreffende grondlaag.

2.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde grondonderzoek gebeurt door een monstername van de grondlagen ter plaatse van de te realiseren grondkolom.

3.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het bepalen van de geschikte bindmiddelen en hun dosering voor iedere grondlaag proefondervindelijk wordt uitgevoerd.

4.- Werkwijze volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat het proefondervindelijk bepalen van de geschikte <Desc/Clms Page number 13> bindmiddelen en van de gepaste dosering voor een bepaalde grondlaag gebeurt door het aanmaken van verscheidene mengmonsters van de betreffende grondlaag op basis van verschillende doseringen bindmiddel en door deze mengmonsters na uitharding op hun weerstand te testen.

5.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de gebruikte bindmiddelen gekozen worden uit de volgende reeks of uit een combinatie van bindmiddelen gekozen uit de volgende reeks: kalk, cement, vliegas en lava.

6.- Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de bindmiddelen in de grond worden ingebracht en gemengd door middel van een holle boorstang (24) waar doorheen de bindmiddelen tijdens het boren in de grond worden geblazen via minstens één uitgang (29) nabij de tip (28) van de boorstang (24), welke boorstang (24) is voorzien van zijwaarts gerichte mengvinnen (30) om tijdens het boren de grond met de bindmiddelen te mengen.

7.- Werkwijze volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat de bindmiddelen door middel van luchtdruk in de grond worden geblazen.

8.- Werkwijze volgens conclusie 7, daardoor gekenmerkt dat de boorschacht (34) wordt afgedekt door middel van een afdekkap (31) die rond de boorstang (24) over de boorschacht (34) wordt aangebracht om te beletten dat ingeblazen lucht langs de boorschacht (34) zou kunnen ontsnappen. <Desc/Clms Page number 14> 9.- Inrichting voor het realiseren van een grondkolom door diepvermenging van bindmiddelen in de grond volgens de werkwijze van één of meer van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zij in hoofdzaak bestaat uit een boor- en menginrichting (4) met een opwaarts gerichte en in de hoogte verstelbare holle boorstang (24), welke boorstang (24) is voorzien, enerzijds, van een ingang (27) die is aangesloten op een stuurbare doseerinrichting (2) die gevoed wordt vanuit één of meer silo's (3) die ieder een verschillend bindmiddel bevatten, en, anderzijds,

van minstens één uitgang (29) nabij de tip (28) van de boorstang.

10. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de boorstang (24) nabij de voornoemde tip (28) is voorzien van zijwaarts gerichte mengvinnen (30).

11. - Inrichting volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde mengvinnen (30) op een verschillende hoogte diametraal tegenover elkaar op de boorstang (24) zijn aangebracht.

12. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de doseerinrichting (2) bestaat uit een doseerelement (6) voor iedere silo (3), een gemeenschappelijke opvangtrechter (8) en een daaronder geplaatst cellenrad (10).

13. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de uitgang (17) van de doseerinrichting (2) uitmondt in een kamer (18) die via een leiding (5) is aangesloten <Desc/Clms Page number 15> op de voornoemde ingang (27) van de boorstang (24) en die is aangesloten op de uitgang (20) van een pneumatisch circuit (21).

14. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een afdekkap (31) die rond de boorstang (24) is aangebracht en die een straal bezit die groter is dan de radiale lengte van de voornoemde mengvinnen (30).

15. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de boorstang (24) is aangebracht op een mobiele drager (23).

16. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat zij is voorzien van een programeerbare sturing (32) voor de sturing van minstens de doseerinrichting (2) en van de hoogteaandrijving (25) van de boorstang (24).

17. - Inrichting volgens conclusie 13, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde sturing (32) is gekoppeld aan de rotatieaandrijving (26) van de boorstang (24) en aan het pneumatisch circuit (21).

18. - Inrichting volgens conclusie 16 of 17, daardoor gekenmerkt dat de sturing (32) is voorzien van middelen (33) om de gewenste dosering in functie van de boordiepte te kunnen instellen.