BE1018515A3

BE1018515A3 - METHOD AND APPARATUS FOR STABILIZING GROUND PRINCIPALLY OF SLUDGE AND / OR RELATED MATERIALS

Info

Publication number: BE1018515A3
Application number: BE2009/0194A
Authority: BE
Inventors: Den Broeck Marc Maria Jozef Van
Original assignee: Dredging Int
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2011-02-01
Also published as: CN101876170A; BRPI1000801A2; ITMI20100513A1; IT1399614B1

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor het stabiliseren van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen bestaande grond. In de werkwijze wordt de te stabiliseren grond losgewerkt door mechanische middelen, zoals roterende schoepen, en door de snijdende werking van onder hoge druk in de te stabiliseren grond geïnjecteerde fluïdumstralen, terwijl in de te stabiliseren grond een verhardend bindmiddel wordt geïnjecteerd. De werkwijze kan tot een verhoogde druksterkte van de gestabilisteerde grond leiden. De uitvinding betreft eveneens een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.The invention relates to a method for stabilizing soil consisting essentially of sludge and / or related materials. In the method, the soil to be stabilized is released by mechanical means, such as rotating blades, and by the cutting action of high-pressure fluid jets injected into the soil to be stabilized, while a hardening binder is injected into the soil to be stabilized. The method can lead to an increased compressive strength of the stabilized soil. The invention also relates to a device for carrying out the method.

Description

Werkwijze en inrichting voor het stabiliseren van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen bestaande grondMethod and device for stabilizing soil consisting mainly of sludge and / or related materials

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het stabiliseren van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen bestaande grond door hierin een bindmiddel te injecteren.This invention relates to a method for stabilizing soil consisting essentially of sludge and / or related materials by injecting a binder into it.

Door de uitdrukking "slib en/of aanverwante materialen" worden diverse grondspecies bedoeld die de grondlagen van een waterbekken of een terrein tot op een zeer variabele diepte kunnen vormen. Dergelijke grondlagen behoren bijvoorbeeld tot zeearmen, stromen en rivieren, dokken, spaarbekkens, toegangsgeulen tot sluizen of insteekdokken. Ook moerasgebieden en gebieden die tot slibstorten hebben gediend, vallen onder dit begrip.By the expression "sludge and / or related materials" is meant various soil species that can form the soil layers of a water basin or a terrain to a very variable depth. Such soil layers belong, for example, to sea inlets, streams and rivers, docks, reservoirs, access channels to locks or insert docks. Marsh areas and areas that have led to sludge dumping also fall under this concept.

Een domein waar de uitvinding toepassing vindt, is ondermeer het vormen van stabiele funderingslagen in bedoelde uit slib of technisch eguivalente materialen bestaande grondlagen. Een ander domein is het tegen alle vormen van erosie resistent maken van dergelijke grondlagen, taluds enzovoort.A domain where the invention finds application is, among other things, the formation of stable foundation layers in said soil layers consisting of sludge or technically equivalent materials. Another domain is to make such layers, slopes, etc. resistant to all forms of erosion.

De techniek die erin bestaat deze zeer specifieke grondspecies door toevoeging van een bindmiddel te stabiliseren, is bekend. Eén van de meest gebruikelijke werkwijzen bestaat erin de slibachtige grondspecies met roterende schoepen te bewerken en achteraf in de losgewerkte species een verhardend bindmiddel te injecteren.The technique which consists in stabilizing these very specific soil species by adding a binder is known. One of the most common methods is to process the sludge-like soil species with rotating blades and to subsequently inject a hardening binder into the loosely worked species.

Door roterende schoepen worden hier mechanische middelen bedoeld voor het loswerken van de grondspecies.By rotating blades here mechanical means are meant for loosening the soil species.

Het mechanisch loswerken van grond, ook wanneer deze hoofdzakelijk uit slib of hiermede verwante species bestaat, biedt duidelijk nadelen die hieronder worden uiteengezet: a) het vereiste mechanisch koppel is zeer groot; b) de dragende structuur van de inrichting is betrekkelijk zwaar; c) de messen slijten snel omdat de snijkrachten die in dergelijke omstandigheden zeer groot zijn, de grootte van de slijtagesnelheid bepalen; d) het gevaar van blokkeren van de roterende messen is zeer groot; e) ook wanneer de messen in snij- en roerwerktuigen worden onderverdeeld, worden de inrichting en de aandrijfmiddelen daarvan zwaar belast, f) het gebied van de in de grondlagen bewerkte grondmassa blijft nagenoeg constant omdat de actiestraal van de inrichting hoofdzakelijk beperkt is tot de lengte van de messen.The mechanical loosening of soil, even when it mainly consists of sludge or related species, clearly has disadvantages which are set out below: a) the required mechanical torque is very high; b) the supporting structure of the device is relatively heavy; c) the blades wear quickly because the cutting forces, which are very high in such circumstances, determine the magnitude of the wear rate; d) the danger of blocking the rotating blades is very great; e) even when the knives are subdivided into cutting and stirring tools, the device and its driving means are heavily loaded, f) the area of the ground mass processed in the base layers remains substantially constant because the radius of action of the device is mainly limited to the length of the blades.

De uitvinding heeft nu tot doel een werkwijze en een bijhorende inrichting te verschaffen die met minder zware gereedschappen een hoge bewerkingscapaciteit vertoont, waarvan kan worden aangenomen dat per tijdseenheid de omvang van de bewerkte grondspecies zeer hoog ligt en het zeer groot voordeel biedt variabele oppervlaktes en dus ook grondvolûmes te kunnen bewerken.The invention now has for its object to provide a method and an associated device which exhibits a high working capacity with less heavy tools, of which it can be assumed that the size of the worked soil species per unit of time is very high and it offers a very great advantage of variable surfaces and thus also be able to process soil volumes.

Om dit volgens de uitvinding mogelijk te maken wordt een werkwijze verschaft, waarbij de te stabiliseren grond wordt losgewerkt door mechanische middelen, zoals roterende schoepen, en door de snijdende werking van onder hoge druk in de te stabiliseren grond geïnjecteerde fluïdumstralen, terwijl in de te stabiliseren grond een verhardend bindmiddel wordt geïnjecteerd.To make this possible according to the invention, a method is provided in which the soil to be stabilized is released by mechanical means, such as rotating blades, and by the cutting action of fluid jets injected under high pressure into the soil to be stabilized, while in the fluid to be stabilized a hardening binder is injected.

Zeer kenmerkend voor de uitvinding is het feit dat men de karakteristieken van het onder hoge druk geïnjecteerde fluïdum derwijze regelt, dat te stabiliseren grond gesneden en deels verdrongen wordt en bedoeld fluïdum bij voorkeur volgens een roterend patroon wordt geïnjecteerd, terwijl de nodige turbulenties worden gecreëerd om tenminste de grond en het bindmiddel te homogeniseren. Door volgens de uitvinding het bindmiddel in de te stabiliseren grond te injecteren terwijl het fluïdum wordt geïnjecteerd, wordt een dusdanig innige menging verkregen van gesneden gronddelen en bindmiddel dat na verharding van het bindmiddel een sterk gestabiliseerde grond ontstaat. Zo wordt het mogelijk druksterktes van de gestabiliseerde grond te verkrijgen die tenminste 30 MPa bedragen, bij voorkeur tenminste 40 MPa, met nog meer voorkeur tenminste 50 MPa, en met de meeste voorkeur tenminste 60 MPa. Volgens de uitvinding wordt het bindmiddel bij voorkeur in hoofdzaak tegelijkertijd met het fluïdum in de te stabiliseren grond geïnjecteerd.Very characteristic of the invention is the fact that the characteristics of the fluid to be injected under high pressure are controlled such that soil to be stabilized is cut and partially displaced and said fluid is preferably injected according to a rotating pattern, while the necessary turbulences are created to at least homogenize the soil and the binder. By injecting the binder according to the invention into the soil to be stabilized while the fluid is being injected, such an intimate mixture of cut soil parts and binder is obtained that after hardening of the binder a strongly stabilized soil is formed. Thus it becomes possible to obtain compressive strengths of the stabilized soil which are at least 30 MPa, preferably at least 40 MPa, even more preferably at least 50 MPa, and most preferably at least 60 MPa. According to the invention, the binder is preferably injected into the soil to be stabilized substantially simultaneously with the fluid.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het bindmiddel in de te stabiliseren grond geïnjecteerd onder een lagere druk dan de druk van de fluïdumstralen.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the binder is injected into the soil to be stabilized under a pressure lower than the pressure of the fluid jets.

In het kader van onderhavige uitvinding wordt met hoge druk bedoeld een druk begrepen tussen 100 en 1000 bar, met meer voorkeur tussen 150 en 500 bar, en met de meeste voorkeur tussen 180 en 250 bar. Onder een lagere druk wordt in het kader van onderhavige aanvrage een druk bedoeld begrepen tussen 1 en 100 bar, en met meer voorkeur tussen 5 en 50 bar.In the context of the present invention, high pressure is understood to mean a pressure between 100 and 1000 bar, more preferably between 150 and 500 bar, and most preferably between 180 and 250 bar. In the context of the present application, a lower pressure is understood to mean a pressure between 1 and 100 bar, and more preferably between 5 and 50 bar.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het bindmiddel in de te stabiliseren grond geïnjecteerd onder een druk die gelijk is aan de druk van de fluïdumstralen, of deze overschrijdt. Een dergelijke uitvoeringsvariant komt de druksterkte van de gestabiliseerde grond verder ten goede, evenals de omvang van de bewerkte grondspecies per tijdseenheid.In another preferred embodiment of the method according to the invention, the binder is injected into the soil to be stabilized under a pressure equal to or exceeding the pressure of the fluid jets. Such an embodiment variant further benefits the compressive strength of the stabilized soil, as well as the extent of the worked soil species per unit of time.

Het heeft verder voordelen wanneer de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat het bindmiddel in tegenstroom met de fluïdumstralen wordt geïnjecteerd in de te stabiliseren grond. Een dergelijke uitvoeringsvorm biedt de mogelijkheid meer bindmiddel toe te voegen per tijdseenheid, wat voor sommige gronden van belang kan zijn.It is furthermore advantageous if the method according to the invention is characterized in that the binder is injected in counter-current with the fluid jets into the soil to be stabilized. Such an embodiment offers the possibility of adding more binder per unit of time, which may be important for some grounds.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt het bindmiddel in dezelfde richting als de fluïdumstralen geïnjecteerd in de te stabiliseren grond. Een dergelijke variant vertoont een optimale (fijne) menging van gronddelen en bindmiddel. Bovendien blijkt het lossnijden van de grond te worden vergemakkelijkt door bindmiddel en fluïdum in hoofdzaak tegelijkertijd in eenzelfde volume te stabiliseren grond te injecteren.In another preferred embodiment, the binder is injected in the same direction as the fluid jets into the soil to be stabilized. Such a variant exhibits an optimal (fine) mixing of soil parts and binder. In addition, it appears that cutting the soil loose is facilitated by injecting binder and fluid into the same volume of soil to be stabilized substantially simultaneously.

In beginsel kan het bindmiddel onder hoge druk en/of onder lagere druk worden geïnjecteerd. Voordelig is een werkwijze waarin ten minste 80% van het bindmiddel onder hoge druk wordt geïnjecteerd in de te stabiliseren grond, en ten hoogste 20% onder een lagere druk, bij voorkeur in tegenstroom met de hoge druk injectie. Met nog meer voorkeur wordt ten minste 90% van het bindmiddel onder hoge druk geïnjecteerd in de te stabiliseren grond, en ten hoogste 10% onder een lagere druk, bij voorkeur in tegenstroom met de hoge druk injectie.In principle, the binder can be injected under high pressure and / or under lower pressure. A method is advantageous in which at least 80% of the binder is injected under high pressure into the soil to be stabilized, and at most 20% under a lower pressure, preferably in countercurrent with the high pressure injection. Even more preferably, at least 90% of the binder is injected under high pressure into the soil to be stabilized, and at most 10% under a lower pressure, preferably in counterflow with the high pressure injection.

De fluïdumstralen en/of het bindmiddel kunnen in beginsel op elke geschikte wijze in de te stabiliseren grond worden geïnjecteerd. Zo is het mogelijk op verschillende posities in de te stabiliseren grond fluïdumstralen en/of het bindmiddel te injecteren, bij voorkeur in hoofdzaak tegelijkertijd. Een bijzonder geschikte werkwijze omvat het kenmerk dat de fluïdumstralen en/of het bindmiddel volgens een roterend patroon in de te stabiliseren grond worden geïnjecteerd. Een dergelijk patroon is eenvoudig te realiseren door een as met schoepen, waarop spuitmonden voor het fluïdum en/of het bindmiddel zijn aangebracht, te laten roteren in de grond.The fluid jets and / or the binder can in principle be injected into the soil to be stabilized in any suitable manner. For example, it is possible to inject fluid jets and / or the binder at different positions in the soil to be stabilized, preferably substantially simultaneously. A particularly suitable method comprises the feature that the fluid jets and / or the binder are injected in a rotating pattern into the soil to be stabilized. Such a pattern can easily be realized by rotating a shaft with blades on which nozzles for the fluid and / or the binder are arranged in the ground.

In nog een andere voorkeursvariant van de werkwijze worden de fluïdumstralen en/of het bindmiddel tevens in hoofdzaak radiaal buitenwaarts aan het roterend patroon in de te stabiliseren grond geïnjecteerd. Op deze wijze wordt het volume gestabiliseerde grond groter dan kan worden verwacht op basis van de lengte van de schoepen. Een bijkomend voordeel van deze variant is dat het mogelijk wordt grond te stabiliseren in de directe nabijheid van een in de grond aangebracht obstakel, zoals een scheidingswand bijvoorbeeld. In de bekende werkwijze is er gevaar voor contact tussen bijvoorbeeld de schoepen en het obstakel, waardoor men enige afstand tot het obstakel in acht dient te nemen. Onderhavige uitvoeringsvorm maakt het mogelijk grond tot tegen het obstakel te stabiliseren.In yet another preferred variant of the method, the fluid jets and / or the binder are also injected substantially radially outwards to the rotating pattern in the soil to be stabilized. In this way the volume of stabilized soil becomes larger than can be expected based on the length of the blades. An additional advantage of this variant is that it becomes possible to stabilize soil in the immediate vicinity of an obstacle arranged in the soil, such as a partition wall, for example. In the known method, there is a danger of contact between, for example, the blades and the obstacle, whereby some distance to the obstacle must be taken into account. The present embodiment makes it possible to stabilize soil against the obstacle.

Het fluïdum kan elk verpompbaar medium zijn. De meeste geschikte fluïda omvatten lucht en/of water. Het heeft eveneens grote voordelen als het fluïdum het bindmiddel omvat. Het wordt zo mogelijk de functie van het lossnijden/verkleinen van de te stabiliseren grond door de geïnjecteerde hoge druk fluïdumstralen en de functie van het mengen van de te stabiliseren grond met bindmiddel door in de grond bindmiddel te injecteren te combineren. Gebleken is dat de snijdende werking door aanwezigheid van bindmiddel in het fluïdum wordt verbeterd.The fluid can be any pumpable medium. The most suitable fluids include air and / or water. It also has great advantages if the fluid comprises the binder. It thus becomes possible to combine the function of loosening / reducing the soil to be stabilized by injecting high pressure fluid jets and the function of mixing the soil to be stabilized with binder by injecting binder into the soil. It has been found that the cutting action is improved by the presence of binder in the fluid.

Bij voorkeur wordt de werkwijze gekenmerkt doordat het fluïdum een water/bindmiddelmengsel omvat in een gewichtsverhouding begrepen tussen 50:50 en 95:05, met meer voorkeur tussen 60:40 en 90:10 en met de meeste voorkeur tussen 70:30 en 85:15. Gebleken is dat deze verhoudingen niet alleen de snijdende werking verder verbeteren maar bovendien een optimale verharding van het bindmiddel in de gestabiliseerde grond verschaffen.The method is preferably characterized in that the fluid comprises a water / binder mixture in a weight ratio comprised between 50:50 and 95:05, more preferably between 60:40 and 90:10 and most preferably between 70:30 and 85: 15. It has been found that these ratios not only further improve the cutting action but also provide an optimum hardening of the binder in the stabilized soil.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het tewerkstellen van de werkwijze volgens de uitvinding.The invention also relates to a device for employing the method according to the invention.

Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiernavolgende beschrijving van een werkwijze en een inrichting voor het behandelen van hoofdzakelijk uit slib en/of aanverwante materialen bestaande grond 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.Other details and advantages of the invention will be apparent from the following description of a method and an apparatus for treating soil consisting essentially of sludge and / or related materials according to the invention. This description is only given by way of example and does not limit the invention. The reference numerals relate to the attached figures.

Figuur 1 is een perspectivische voorstelling van de roterende kop uit een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding.Figure 1 is a perspective view of the rotating head from an embodiment of a device according to the invention.

Figuur 2 is een schematisch vooraanzicht van een hefeiland uitgerust om de werkwijze volgens de uitvinding in de praktijk uit te werken.Figure 2 is a schematic front view of a lifting platform equipped to implement the method according to the invention in practice.

Figuren 3-6 zijn schematische voorstellingen van diverse mogelijke grondbewerkingspatronen.Figures 3-6 are schematic representations of various possible soil tillage patterns.

Figuur 7 is een perspectivische voorstelling van de roterende kop uit een andere uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding.Figure 7 is a perspective view of the rotating head from another embodiment of a device according to the invention.

De werkwijze door deze figuren duidelijk gemaakt, werd ontwikkeld om bepaalde werken zoals in de aanhef van de aanvraag uiteengezet, mogelijk te maken. De werkwijze volgens de uitvinding en de daaruit afgeleide inrichting maken het mogelijk uit slib of aanverwante materialen bestaande grond tot op de gewenste diepte te bewerken, hetzij om deze grond te stabiliseren, hetzij om hierin zuilen of funderingen aan te brengen.The method made clear by these figures was developed to enable certain works as set out in the preamble of the application. The method according to the invention and the device derived therefrom make it possible to process soil consisting of sludge or related materials to the desired depth, either to stabilize this soil or to provide columns or foundations therein.

Het essentieel verschil met de tot nog toe bestaande technieken moet worden gezien in het feit dat de grondspecies wordt aangesneden, deels verdrongen en deels vermengd door een fluïdum onder hoge druk in de te verwerken grondlagen te injecteren, terwijl er in de te stabiliseren grond een verhardend bindmiddel wordt geïnjecteerd. Dit fluïdum kan water of lucht zijn (desgevallend een combinatie van beide), waaraan bij voorkeur een bindmiddel is toegevoegd.The essential difference with the existing techniques must be seen in the fact that the soil species is cut, partly displaced and partly mixed by injecting a fluid under high pressure into the soil layers to be processed, while in the soil to be stabilized there is a hardening binder is injected. This fluid can be water or air (possibly a combination of both), to which a binder is preferably added.

In de losgewerkte grondspecies wordt dan ook in hoofdzaak tegelijkertijd met het fluïdum een bindmiddel geïnjecteerd. Het is dus duidelijk dat de injectie onder hoge of zeer hoge druk in de eerste plaats tot doel heeft de grondmassa's open te werken en te vermengen. De injectie onder hoge druk geschiedt bij voorkeur volgens een ronddraaiend patroon en het bindmiddel kan dan zo nodig onder een lagere druk in tegenstroom met de injectie onder hoge druk plaatsvinden, hoewel het bindmiddel volgens de uitvinding bij voorkeur eveneens onder een hoge druk, in dezelfde zin als de injectie van het fluïdum onder hoge druk wordt geïnjecteerd.A binder is therefore injected into the loosely worked soil species substantially simultaneously with the fluid. It is therefore clear that the purpose of the injection under high or very high pressure is primarily to open up and mix the soil masses. The injection under high pressure is preferably carried out according to a rotating pattern and the binder can then, if necessary, be carried out under a lower pressure in countercurrent with the injection under high pressure, although the binder according to the invention is preferably also under a high pressure, in the same sense. when the fluid injection is injected under high pressure.

De flexibiliteit van de werkwijze is zeer groot, onder andere omdat op elk ogenblik de gebruikte druk kan worden gevarieerd zodat ook het door het onder hoge druk geïnjecteerde fluïdum beïnvloede gebied op elk ogenblik aan de behoefte kan worden aangepast.The flexibility of the method is very high, inter alia because the pressure used can be varied at any time, so that the area affected by the fluid injected under high pressure can also be adapted to the need at any time.

Een inrichting die aan het gestelde doel uitstekend beantwoordt, is afgebeeld in figuur 1. De inrichting omvat een as 1 die zelf over de ganse lengte in rotatie kan worden gebracht, of waarvan desnoods uitsluitend de kop, d.i. het onderste deel daarvan, roterend is uitgevoerd.A device which perfectly satisfies the stated purpose is shown in Figure 1. The device comprises a shaft 1 which can itself be rotated over the entire length, or of which, if necessary, only the head, i.e. the lower part thereof, is designed for rotation .

Onderaan de buis 1 komt minstens één schoep 2 voor, bestemd voor het onder hoge druk injecteren van een fluïdum en/of een bindmiddel. De spuitmonden waardoorheen dit fluïdum onder hoge of zeer hoge druk wordt geïnjecteerd, worden verduidelijkt met de verwijzing 3.At the bottom of the tube 1 there is at least one vane 2, intended for injecting a fluid and / or a binder under high pressure. The nozzles through which this fluid is injected under high or very high pressure are explained with reference 3.

De pijlen 4 tonen de zin aan waarin de as 1 met schoepen 2 roteert. Met de schoepen 2 kunnen nog twee elementen 5 met openingen 3' zijn gekoppeld, hoewel dit niet noodzakelijk is volgens de uitvinding. Het toevoegen van een bindmiddel onder een lagere druk (tot 35 max. 50 bar bijvoorbeeld) geschiedt dan hoofdzakelijk in tegenzin met de rotatiezin van de schoepen 2, essentieel voorzien voor het opensnijden van de te verwerken grondmassa.The arrows 4 indicate the sentence in which the shaft 1 with blades 2 rotates. Two further elements 5 can be coupled to the vanes 2 with openings 3 ', although this is not necessary according to the invention. The addition of a binder under a lower pressure (up to 35 max. 50 bar, for example) then takes place essentially in opposition to the sense of rotation of the blades 2, which is essential for cutting open the ground mass to be processed.

Een andere voorkeursinrichting is, in tegenstelling tot de in figuur 1 afgebeelde inrichting, niet voorzien van buis 5 met openingen 3’. Deze wordt getoond in figuur 7. Met een dergelijke voorkeursinrichting wordt niet alleen het fluïdum doch ook het bindmiddel door de spuitmonden 3 onder hoge druk in de grond geïnjecteerd, waardoor de openingen 3’ niet meer nodig zijn, en verrassenderwijs een beter resultaat wordt bereikt (meer grond gestabiliseerd per tijdseenheid en bovendien met een hogere druksterkte). De spuitmonden 3 zijn geschikt om een bindmiddel/fluïdummengsel onder hoge druk te injecteren, en zijn daartoe verbonden met geschikte pompmiddelen. Bij voorkeur omvat de inrichting eveneens spuitmonden 3”, die zich bevinden op de kopse kanten van de schoepen 2 en zijn voorzien om fluïdum en/of bindmiddel radiaal buitenwaarts te injecteren in de grond. Hierdoor wordt het volume gestabiliseerde grond verder vergroot en kan tevens grond worden gestabiliseerd tot vlak bij in de grond aangebrachte obstakels.Another preferred device, unlike the device shown in Figure 1, is not provided with tube 5 with openings 3 '. This is shown in Figure 7. With such a preferred device not only the fluid but also the binder is injected into the soil by the nozzles 3 under high pressure, whereby the openings 3 'are no longer needed, and surprisingly a better result is achieved ( more soil stabilized per unit of time and moreover with a higher compressive strength). The nozzles 3 are suitable for injecting a binder / fluid mixture under high pressure, and are therefore connected to suitable pumping means. Preferably, the device also comprises nozzles 3 ', which are located on the end faces of the blades 2 and are provided for injecting fluid and / or binder radially outward into the ground. As a result, the volume of stabilized soil is further increased and soil can also be stabilized to obstacles placed in the soil.

Het aangewende bindmiddel kan cement, bentoniet, vliegassen, kalk, mortel, afgeleide cementsoorten, gels, polymeren zijn of een combinatie van bepaalde stoffen. Het bindmiddel wordt dus bij voorkeur niet toegevoegd in een massa die reeds eerder, door het injecteren op hoge druk van een fluïdum, opengesneden werd en gehomogeniseerd, doch dit kan niet helemaal worden uitgesloten.The binder used can be cement, bentonite, fly ash, lime, mortar, derived cements, gels, polymers or a combination of certain substances. The binder is thus preferably not added in a mass that has previously been cut open and homogenized by high-pressure injection of a fluid, but this cannot be completely excluded.

In bepaalde omstandigheden kan het nuttig zijn ook langs de zijde van de injectie onder hoge druk een bijkomende injectie van bindmiddel te voorzien. Deze en andere varianten van de werkwijze bewijzen dus de grote flexibiliteit hiervan.In certain circumstances it may be useful to also provide an additional binder injection on the high-pressure side. These and other variants of the method thus prove the great flexibility thereof.

In de aan de beschrijving toegevoegde figuren werden de schoepen 2 en de daaraan gekoppelde elementen 5 buisvormig voorgesteld. Buisvormige schoepen en daarbij horende buisvormige elementen 5 bieden uit constructief oogpunt zeer grote voordelen omdat de aldus gevormde schoepen en daarmede verbonden elementen uitstekend dienst doen voor het geleiden van het gebruikte fluïdum samen met het bindmiddel.In the figures added to the description, the blades 2 and the elements 5 coupled thereto are shown in the form of a tubular. Tubular blades and associated tubular elements 5 offer very great advantages from a structural point of view because the blades and elements connected therewith are excellent for guiding the fluid used together with the binder.

In een totaal andere uitvoeringsvorm kunnen de schoepen bestaan uit stalen profielen of balkjes waarop dan de nodige leidingen voor het injecteren van fluïdum en bindmiddel zijn bevestigd.In a completely different embodiment, the blades can consist of steel profiles or beams on which the necessary lines for injecting fluid and binder are then attached.

De structuur van bedoelde schoepen wordt door hun diverse functies bepaald. Deze functies kunnen als volgt hoofdzakelijk worden samengevat: a) het snijden en vermengen van grondmassa's; b) het injecteren over regelbare afstanden van diverse bindmiddelsamenstellingen; c) het opnemen of steunen van de leidingen voor fluidua en bindmiddelen; d) desgevallend de onder c) genoemde leidingen vormen.The structure of said blades is determined by their various functions. These functions can be summarized essentially as follows: a) cutting and mixing of soil masses; b) injecting controllable distances of various binder compositions; c) receiving or supporting the conduits for fluids and binders; d) if appropriate, form the pipes referred to in point c).

De lengte van de schoepen gemeten vanaf de wand van de roterende kop is uiteraard afhankelijk van het gestelde doel. In de praktijk ligt de totale lengte van de schoepen tussen ongeveer 0,50m en ongeveer 5m.The length of the blades measured from the wall of the rotating head is of course dependent on the purpose set. In practice, the total length of the blades is between approximately 0.50 m and approximately 5 m.

Uit een constructief oogpunt is, zoals blijkt uit figuur 1, een versterkingsarmatuur 6 voorzien. Deze versterkingsarmatuur 6 kan gelijk welke vorm aannemen en vormt geen essentieel onderdeel van de uitvinding. De as 1 waarvan dus het onderste deel actief is, kan in twee richtingen roteren en wel met verschillende snelheden. Het kan eveneens op en neer worden bewogen en dit eveneens met verschillende snelheden. De as zelf kan als koker dienen voor het opbergen van de fluïdum doorvoerkanalen. De as 1 kan op zichzelf de schoepen aandrijven maar het is duidelijk dat de schoepen met de roterende kop van de inrichting een afzonderlijk onderdeel hiervan kunnen uitmaken.From a structural point of view, as is apparent from Figure 1, a reinforcement armature 6 is provided. This amplification armature 6 can take any form and does not form an essential part of the invention. The axis 1, the lower part of which is thus active, can rotate in two directions at different speeds. It can also be moved up and down and this also at different speeds. The shaft itself can serve as a sleeve for storing the fluid feed-through channels. The shaft 1 can drive the blades on its own, but it is clear that the blades with the rotating head of the device can form a separate part thereof.

Hoewel in de aanvraag op verschillende plaatsen verwezen wordt naar een roterende kop is het technisch equivalent hiervan een over de ganse lengte roterende as. De keuze van de geschikte constructie doet in geen geval afbreuk aan het beginsel van de uitvinding.Although the application refers to a rotating head in different places, the technical equivalent of this is a shaft rotating over the entire length. The choice of the suitable construction in no way detracts from the principle of the invention.

De as kan ten opzichte van het grondoppervlak volgens gelijk welke hoek worden ingesteld, en wel vanaf een hefeiland of ponton of vanaf de landzijde wanneer de inrichting deel uitmaakt van een voertuig, bijvoorbeeld.The axle can be adjusted to any angle with respect to the ground surface, namely from a lifting platform or pontoon or from the landside when the device forms part of a vehicle, for example.

Figuur 2 vertoont, bij wijze van voorbeeld, een hefeiland 7 met spudpalen 8 en een aantal noodzakelijke onderdelen zoals een silo 9, een pomp en verschillende aandrijfaggregaten 10 en een toren 11 met daarin gemonteerde as 1. Sommige van deze onderdelen die uiteraard noodzakelijk zijn voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding maken echter geen specifiek deel hiervan uit. Het reeds behandelde gebied wordt met de verwijzing 12 aangeduid, terwijl met 13 wordt verwezen naar het gebied dat wordt behandeld.Figure 2 shows, by way of example, a jack-up platform 7 with spud poles 8 and a number of necessary components such as a silo 9, a pump and various drive units 10 and a tower 11 with mounted shaft 1. Some of these components which are of course necessary for however, performing the method according to the invention does not form a specific part thereof. The area already treated is indicated by the reference 12, while 13 refers to the area being treated.

Wanneer tot op een zekere diepte de grondlagen moeten worden gestabiliseerd en hierin of erop een steunende structuur moet worden opgebouwd, o.m voor het nadien optrekken van een kaaimuur bijvoorbeeld, kan volgens diverse patronen worden gewerkt.If the soil layers have to be stabilized to a certain depth and a supporting structure has to be built on them, for example for the purpose of subsequently erecting a quay wall, various patterns can be used.

Figuren 3 en 4 tonen een driehoekig, respectievelijk een vierhoekig raster waarbij tussen de zuilen 14 een niet bewerkt gebied is blijven bestaan.Figures 3 and 4 show a triangular and a quadrilateral grid respectively, with an unprocessed area remaining between the columns 14.

Figuur 5 vertoont bewerkte grondlagen van het z.g. muur-type waarbij tussen de rijen naast elkaar opgebouwde zuilen 15 een niet bewerkt gebied is blijven bestaan.Figure 5 shows machined base layers of the so-called wall type in which an unprocessed area has remained between the rows of columns 15 built up next to each other.

Figuur 6 vertoont een over een meer uitgestrekt gebied bewerkte grondlagen waarbij een bepaald gebied "volledig" werd behandeld en de diverse zuilen 16 het betreffende gebied volledig bezetten.Figure 6 shows a base layer worked over a more extensive area in which a certain area was "fully" treated and the various columns 16 fully occupied the area in question.

In verband met de zuilenstructuren volgens de figuren 5 en 6 zal opgemerkt worden dat de opgebouwde zuilen 15, 16 in elkaar zijn vergroeid. Dit is natuurlijk mogelijk omdat het hier gebruikte en ingespoten bindmiddel slechts progressief gaat verharden en meerdere tegen elkaar aanliggende zuilen in feite, en voor een deel, in elkaar zijn vervloeid.In connection with the column structures according to figures 5 and 6 it will be noted that the built-up columns 15, 16 have grown together. This is of course possible because the binder used and injected here will only harden progressively and several adjacent columns are in fact, and in part, merged into one another.

Het zeer duidelijk doel van de uitvinding is het opensnijden, deels verdringen en in hoofdzaak tegelijkertijd vermengen van de grond, fluïdum en bindmiddel door gebruik te maken van hoge druk spuitmonden of jets. Hierdoor vervallen de aan een snelle slijtage onderhevige gebruikelijke snijwerktuigen.The very clear object of the invention is to cut open, partially displace and substantially simultaneously mix the soil, fluid and binder by using high pressure nozzles or jets. As a result, the usual cutting tools subject to rapid wear are eliminated.

Aan de door deze techniek bewerkte grondlagen wordt een hiertoe geschikt bindmiddel toegevoegd. De toevoeging van het bindmiddel kan op meerdere wijzen plaatsvinden: a) In de eerste plaats kan de toevoeging van bindmiddel geschieden via speciaal daartoe voorziene openingen die het bindmiddel en een fluïdum, als vehiculum van het bindmiddel, onder een lagere druk doorlaten. Het toevoegen onder een lagere druk (tot max. ongeveer 50 bar) van het bindmiddel geschiedt in tegenstroom met de zin waarin de hoge druk spuitmonden actief zijn, of in dezelfde richting. De lage druk volstaat om het fluïdum en het getransporteerde bindmiddel in de opengewerkte materialen te brengen en te verdelen; b) In bepaalde gevallen, en in functie van de uit te voeren stabilisatie, kan het bindmiddel onder hoge druk in de te bewerken grond worden geïnjecteerd, en wel als bestanddeel van het eveneens te injecteren fluïdum. Het fluïdum doet dan dienst als middel om het bindmiddel te kunnen transporteren; c) In bepaalde gevallen kan het bindmiddel onder hoge druk in de te bewerken grond worden geïnjecteerd, en wel in hoofdzaak tegelijkertijd met het eveneens te injecteren fluïdum. Het fluïdum doet dan geen dienst als middel om het bindmiddel te kunnen transporteren, doch wordt wel in de grond gemengd met het bindmiddel.A binder suitable for this purpose is added to the base layers processed by this technique. The addition of the binder can take place in several ways: a) In the first place, the addition of binder can take place through specially provided openings which allow the binder and a fluid, as the vehicle of the binder, to pass under a lower pressure. The addition of the binder under a lower pressure (up to max. About 50 bar) takes place in the counter-flow direction in which the high-pressure nozzles are active or in the same direction. The low pressure is sufficient to introduce and distribute the fluid and the transported binder in the cut-away materials; b) In certain cases, and depending on the stabilization to be carried out, the binder can be injected under high pressure into the soil to be worked, and as a component of the fluid to be injected. The fluid then serves as a means of transporting the binder; c) In certain cases, the binder can be injected under high pressure into the soil to be worked, substantially simultaneously with the fluid to be injected. The fluid then does not serve as a means for transporting the binder, but it is mixed with the binder in the soil.

Uit het hierboven uiteengezette blijkt zeer duidelijk de grote flexibiliteit van de werkwijze, de grotere verwerkingscapaciteit per eenheid van tijd, de ten opzichte van de bekende werkwijze verhoogde druksterkte van de gestabiliseerde grond, en de afwezigheid van mechanische snij werktuigen die onder normale omstandigheden voor het snijden, verdringen en vermengen van de grondsoorten ingezet worden.The above explained very clearly shows the great flexibility of the method, the greater processing capacity per unit of time, the compressive strength of the stabilized soil compared to the known method, and the absence of mechanical cutting tools used under normal cutting conditions. , displacing and mixing of the soil types.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvorm en vele wijzigingen zouden hieraan kunnen worden aangebracht voorzover deze wijzigingen binnen het raam van de hieraan toegevoegde conclusies vallen.The invention is not limited to the embodiment described here and many changes could be made to it insofar as these changes fall within the scope of the appended claims.

Zo is het in de eerste plaats duidelijk dat vanaf een hefeiland of vanaf een voertuig aan landzijde gebruik kan worden gemaakt van een structuur waarin meerdere van schoepen voorziene roterende assen kunnen worden ingeschakeld.For example, it is clear in the first place that from a lifting island or from a vehicle on landside use can be made of a structure in which several rotary shafts provided with blades can be engaged.

Claims

A method for stabilizing soil consisting mainly of sludge and / or related materials, wherein the soil to be stabilized is loosened by mechanical means, such as rotating blades, and by the cutting action of fluid jets injected under high pressure into the soil to be stabilized, while a hardening binder is injected into the soil to be stabilized.

A method according to claim 1, characterized in that the binder is injected into the soil to be stabilized under a pressure lower than the pressure of the fluid jets.

Method according to claim 1, characterized in that the binder is injected into the soil to be stabilized under a pressure that is equal to or exceeds the pressure of the fluid jets.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the binder is injected in counter-current with the fluid jets into the soil to be stabilized.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the binder is injected into the soil to be stabilized in the same direction as the fluid jets.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least 80% of the binder is injected under high pressure into the soil to be stabilized, and at most 20% under a lower pressure, preferably in counterflow with the high pressure injection .

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid jets and / or the binder are injected into the soil to be stabilized in a rotating pattern.

Method according to claim 7, characterized in that the fluid jets and / or the binder are also injected substantially radially outwards to the rotating pattern in the soil to be stabilized.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the high pressure is between 100 and 1000 bar, more preferably between 150 and 500 bar, and most preferably between 180 and 250 bar.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the lower pressure is comprised between 1 and 100 bar, and more preferably between 5 and 50 bar.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid comprises air and / or water.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluid comprises the binder.

A method according to claim 12, characterized in that the fluid comprises a water / binder mixture in a weight ratio comprised between 50:50 and 95:05, more preferably between 60:40 and 90:10 and most preferably between 70: 30 and 85:15.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the binder comprises at least one of cement, bentonite, fly ash, lime, polymer, mortar, derived cements, and gels, or a combination thereof.

Device for stabilizing soil consisting mainly of sludge and / or related materials, comprising at least one shaft (1) which is adjustable at an angle with the ground surface, the lower end of which is provided with a rotating head with blades (2), wherein the blades (2) are provided with means for injecting fluid jets under high pressure into the soil to be stabilized, and with means for injecting a hardening binder substantially simultaneously into the soil to be stabilized.

Device according to claim 15, characterized in that the blades (2) have a total length that is between 0.5 and 5 m.

Device according to one of claims 15 to 16, characterized in that the blades (2) are tubularly shaped and have openings for injecting a fluid and / or a binder under high pressure.

Device according to one of Claims 15 to 17, characterized in that the blades (2) are provided at their head ends with openings for injecting a fluid and / or a binder substantially radially outward under high pressure.

Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that a tubular element is connected to each of the vanes (2) for injecting a fluid with a lower pressure and countercurrent to the high-pressure injection binder.

Device according to one of claims 15 to 19, characterized in that the device is mounted on a floating structure, on a lifting pontoon (7), or forms part of a structure that can be ordered from a vehicle from the longitudinal side.