BE1027871B1 - Werkwijze voor het verdiepen van een bestaande kaaimuur - Google Patents

Abstract

Beschreven wordt een werkwijze voor het verdiepen van een bestaande kaaimuur. De werkwijze omvat het in de kaaimuur vanaf het maaiveld van de kaaimuur naar onder toe boren van een boorgat tot een diepte die ten minste reikt tot aan een funderingsaanzet van de kaaimuur. Vervolgens wordt het boorgat verruimd door het uitfrezen van een cilindrische ruimte met een grotere diameter dan het boorgat, en de cilindrische ruimte van onderaf gevuld met een uithardbaar bindmiddel zoals grout bijvoorbeeld. Na uitharden van het bindmiddel ontstaat een zuil die zich tot onder de kaaimuur uitstrekt. Voorafgaand aan het uitharden van het bindmiddel wordt lucht in het boorgat geïnjecteerd vanaf een positie gelegen tussen het maaiveld en de funderingsaanzet.

Description

WERKWIJZE VOOR HET VERDIEPEN VAN EEN BESTAANDE KAAIMUUR

TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verdiepen van een bestaande kaaimuur door middel van het aanbrengen van zuilen die zich tot onder de kaaimuur uitstrekken.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Het verdiepen van een kaaimuur kan op bekende wijze worden uitgevoerd door het zogenaamde jetgrouting proces. Een dergelijke werkwijze bestaat erin een stang met een inwendige holte in en onder de kaaimuur aan te brengen, bijvoorbeeld door boren, en, eenmaal op diepte gekomen, een mengsel van water en een geschikt uithardbaar bindmiddel door de inwendige holte van de stang aan te voeren en dit mengsel onder een relatief hoge druk nagenoeg horizontaal in de ondergrond te injecteren. Hierbij wordt de stang rondgedraaid en in een bepaalde tijd op getrokken. Op deze manier wordt het boorgat uitgehold en een cilindrische ruimte gevormd die wordt opgevuld met het mengsel. Na uitharding van het bindmiddel wordt aldus een verticale of schuin verlopende zuil verkregen in de ondergrond. Wanneer de bekende werkwijze wordt toegepast onder een bestaande kaaimuur wordt doorgaans eerst een boring uitgevoerd doorheen de kaaimuur. Nadien wordt dan de jetgrouting werkwijze uitgevoerd, en wel doorheen de boorgaten en desgewenst onder de bestaande kaaimuur. Het risico bestaat dat tijdens het onder relatief hoge druk injecteren van het mengsel retour boorvloeistof geblokkeerd komt te zitten tussen de boorstang en het voorgeboorde gat in de kaaimuur. Wanneer dit gebeurt of dreigt te gebeuren dient het jetgrouten onmiddellijk te worden stop gezet, omdat anders drukopbouw ontstaat onder de kaaimuur, waarbij zelfs het risico ontstaat dat de gehele kaaimuur of delen ervan worden opgetild, er groutdoorbraak kan optreden naar de waterkant van de kaaimuur, en scheurvorming optreedt in de kaaimuur. Een nadeel van de bekende werkwijze waarbij een enkele straal van het mengsel in de ondergrond wordt geïnjecteerd (het zogenaamde mono-jet grouting) is dat hiermee slechts kolommen met relatief kleine daimeter kunnen worden gemaakt. Een bekende werkwijze om dit probleem te verhelpen bestaat erin een luchtmantel aan te brengen rondom de geïnjecteerde mengselstraal. Toepassen van een dergelijke dubbele mengselstraal (ook wel bi-jet genoemd) verhoogt echter de bovengenoemde risico’s, en kan het wegblazen veroorzaken van grond in de richting van een nabijgelegen waterkant. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren omdat er onvoldoende gronddekking aanwezig is tussen de positie waarin het jetgrouten plaatsheeft en een waterkant. Voor sommige projecten wordt het bi-jet systeem zelfs verboden door opdrachtgevende besturen, vanwege de gevaren ervan. Men is dan aangewezen op een mono-jetgrouting (zonder luchtmantel).

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De uitvinding heeft nu tot doel een werkwijze te verschaffen die de nadelen van de stand der techniek ten minste gedeeltelijk opheffen. In het bijzonder wordt een werkwijze verschaft waarmee kolommen met een relatief grote diameter kunnen worden gemaakt (vergelijkbaar met het bi-jet systeem) en bovengenoemde risico’s worden verminderd.

Hiertoe wordt een werkwijze volgens conclusie 1 verschaft. De werkwijze voor het verdiepen van een bestaande kaaimuur omvat het in de kaaimuur vanaf het maaiveld van de kaaimuur naar onder toe boren van een boorgat tot een diepte die ten minste reikt tot aan een funderingsaanzet van de kaaimuur, het vervolgens verruimen van het boorgat door het uithollen van een cilindrische ruimte met een grotere diameter dan het boorgat, het van onderaf vullen van de cilindrische ruimte met een uithardbaar bindmiddel zoals grout bijvoorbeeld, en het uitharden van het bindmiddel zodat een zuil ontstaat die zich tot onder de kaaimuur uitstrekt, waarbij voorafgaand aan het uitharden van het bindmiddel lucht in het boorgat wordt geïnjecteerd vanaf een positie gelegen tussen het maaiveld en de funderingsaanzet.

Door volgens de uitvinding lucht toe te voeren in het boorgat en/of de cilindrische ruimte van de kaaimuur doorheen de stang doch relatief ver verwijderd van de jetgrouting spuitmond die verantwoordelijk is voor het van onderaf vullen van de cilindrische ruimte met het uithardbare bindmiddel, wordt onder andere bereikt dat het risico op wegblazen van grond (blow-out) wordt gereduceerd, en zelfs helemaal afwezig is. Verdere voordelen van de uitvinding betreffen het vermijden van verstopping van het boorgat met daarin de boorstang; een versnelde afvoer van de retourvloeistof, en een lagere drukopbouw in de vers gevormde nog niet uitgeharde zuil. Inderdaad heerst hier bij de bekende werkwijze een door de retourvloeistof opgebouwde hydrostatische druk. Door de luchtstroming (die noodzakelijkerwijs naar boven - tegen de zwaartekrachtsrichting in - is gericht) wordt deze druk verminderd.

Door genoemde voordelen wordt een versnelde uitvoering van de vorming van de zuil mogelijk. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft waarbij het boorgat doorheen het massief van de kaaimuur wordt geboord. Hierbij is het ook mogelijk een werkwijze volgens een nadere uitvoeringsvorm te verschaffen waarbij het boorgat achter de kaaimuur en schuin doorheen het massief van de kaaimuur wordt geboord. Het boorgat verloopt dan gedeeltelijk buiten het massief van de kaaimuur. Nog een andere uitvoeringsvorm die meer stevigheid oplevert betreft een werkwijze waarbij voorafgaand aan het uitharden van het bindmiddel een stalen wapening wordt aangebracht in het boorgat en/of de cilindrische ruimte.

Het van onderaf vullen van de cilindrische ruimte met een uithardbaar bindmiddel wordt doorgaans uitgevoerd door injectie onder een relatief hoge druk. Dergelijke drukken liggen doorgaans in het bereik van 50-1200 bar, met meer voorkeur van 100- 1000 bar, en met de meeste voorkeur van 150-900 bar.

Een bijzonder geschikte werkwijze volgens een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat het van onderaf vullen van de cilindrische ruimte met een uithardbaar bindmiddel wordt uitgevoerd door injectie onder een druk van 200-800 bar.

Een verder verbeterde uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een werkwijze waarbij de lucht in het boorgat wordt geïnjecteerd vanaf verschillende posities gelegen tussen het maaiveld en de funderingsaanzet. De posities kunnen willekeurig zijn verdeeld over de afstand tussen het maaiveld en de funderingsaanzet, doch zijn bij voorkeur regelmatig verdeeld over de afstand tussen het maaiveld en de funderingsaanzet. Opgemerkt wordt dat de afstand in verticale richting kan worden gemeten (in het geval van een verticaal verlopend boorgat) maar ook in een richting die schuin (onder een van nul verschillende hoek) verloopt ten opzichte van de verticale richting.

Hoewel de voordelen van de uitvinding vooral tot uiting komen wanneer geen lucht wordt geïnjecteerd vanaf een positie gelegen onder de funderingsaanzet, is het volgens een uitvoeringsvorm van de werkwijze mogelijk eveneens lucht in de cilindrische ruimte te injecteren vanaf een positie gelegen onder de funderingsaanzet. Het heeft hierbij voordelen de druk waaronder lucht in de cilindrische ruimte wordt geïnjecteerd vanaf een positie gelegen onder de funderingsaanzet lager te kiezen dan de druk waaronder lucht in het boorgat wordt geïnjecteerd vanaf een positie gelegen tussen het maaiveld en de funderingsaanzet.

De luchttoevoer kan op bekende wijze geschieden door één of meerdere spuitmonden op de holle stang te monteren. De lucht kan bijvoorbeeld worden aangevoerd doorheen een omtreksholte van de stang, die rond de inwendige holte, waar doorheen het mengsel - of de vloeistof en het bindmiddel gescheiden van elkaar - wordt aangevoerd, is gevormd.

Ten slotte wordt aangegeven dat de in deze octrooiaanvraag beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding gecombineerd kunnen worden in elke mogelijke combinatie van deze uitvoeringsvormen.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE FIGUREN De uitvinding zal nu in meer detail worden beschreven onder verwijzing naar de volgende figuren zonder echter daartoe te worden beperkt. Andere details en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm van de werkwijze en bijbehorende inrichting. In de figuren toont: 5 Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een aantal stappen in een werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 2 een schematisch zijaanzicht van een werkwijzestap volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 3 een schematisch zijaanzicht van nog een andere werkwijzestap volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 4 een schematisch zijaanzicht van nog een andere werkwijzestap volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 5 een schematisch zijaanzicht van nog een andere werkwijzestap volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 6 een schematisch zijaanzicht van een met de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding gevormde kaaimuurverdieping; en tenslotte Figuur 7 een schematisch bovenaanzicht van de in figuur 6 getoonde kaaimuurverdieping.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN Onder verwijzing naar figuren 1-4 wordt een uitvoeringsvorm van de uitgevonden werkwijze geïllustreerd. De werkwijze is bedoeld om een bestaande kaaimuur te verdiepen, maar kan ook toegepast worden in grondlagen, zoals getoond in figuur 1. Vooreerst wordt met een geschikte boorinrichting 1 een boorgat 2 in de ondergrond 3 geboord. Dit boorgat 2 wordt vervolgens verruimd door het uithollen van een cilindrische ruimte 4 met een grotere diameter dan het boorgat 2. Dan wordt de cilindrische ruimte 4 van onderaf via een spuitmond 5 gevuld met een uithardbaar bindmiddel zoals grout bijvoorbeeld. In een laatste stap wordt het bindmiddel uitgehard zodat een zuil 6 ontstaat in de ondergrond 3. Bij het verdiepen van een kaaimuur 7 wordt in beginsel dezelfde werkwijze uitgevoerd met dien verstande dat het boorgat 2 in de kaaimuur 7 wordt geboord vanaf het maaiveld 7a van de kaaimuur naar onder toe tot een diepte 7b die ten minste reikt tot aan een funderingsaanzet 7c van de kaaimuur 7, maar bij voorkeur tot onder de kaaimuur 7, zoals getoond in figuren 2-4. Het boorgat 2 kan doorheen het massief van de kaaimuur 7 worden geboord, maar kan desgewenst ook achter de kaaimuur 7 en schuin doorheen het massief van de kaaimuur 7 worden geboord.

De hoek waaronder de boorgaten 2 worden geboord is willekeurig.

Volgens figuren 1-4 worden de boorgaten 2 verticaal geboord terwijl het schema volgens figuur 6 minstens een reeks verticale boorgaten 2a en minstens een reeks schuin geboorde boorgaten 2b toont.

De boorgaten 2 hebben doorgaans een relatief beperkte diameter die bijvoorbeeld ligt in de orde van grootte van nagenoeg 15 cm.

De boorgaten 2 worden verkregen door het in de grond 3 of kaaimuur 7 drijven van een boorbuis 8 met een boorkop 80. De figuren 2-4 geven een zeer duidelijk zicht van deze boorbuizen 8 met boorkop 80. Een tot dit doel bijzonder geschikte boorapparatuur is bijvoorbeeld in detail beschreven in de Belgische octrooiaanvrage 08900872, waarnaar in dit kader wordt verwezen.

Wanneer de boorkop 80 het niveau heeft bereikt van de funderingsaanzet 7c van de kaaimuur 7 wordt door een daartoe geschikte techniek een nagenoeg cilindrische ruimte 4 uitgehold.

De hierbij toegepaste technieken zullen verder in detail worden beschreven.

Onderaan elk van de boorgaten 2 kan aldus een cilindrische ruimte 4 worden uitgehold die kan worden bijgevuld met een verhardend bindmiddel of specie.

Een geschikte specie is cementgrout bijvoorbeeld.

Na uitharding ontstaan onderaan de verschillende boorgaten 2 zuilen 6, zoals getoond in figuur 6. In de figuren 2-4 wordt op schematische wijze de cilindrische ruimte 4 voorgesteld die ontstaat door het toepassen van de werkwijze, en die een diameter kan hebben van bijvoorbeeld 1 m.

Dit betekent dat de diameter van de gevormde zuilen 6 aanzienlijk groter is dan deze van de boorgaten 2. Het verruimen van de cilindrische ruimte 4 kan bijvoorbeeld gebeuren door onder hoge druk een mengsel 10 van water en cement in te spuiten via spuitmonden 5. Als gevolg van de geïnjecteerde mengselstralen 10 onder hoge druk wordt het mengsel,

bijvoorbeeld een cementgrout, en ter plaatse aanwezige gronddelen 3 intensief dooreengemengd tot dit een cilindrisch volume vormt dat na verharding de reeds eerder besproken cilindrische zuil 6 vormt. De diameter van de zuil hangt onder andere af van de toegepaste druk bij het injecteren.

De door figuur 4 verduidelijkte techniek stelt een uitvoeringsvorm van de hierboven beschreven techniek voor waarbij boven de spuitmonden 5 bijkomende spuitmonden 5a zijn aangebracht die lucht 11 onder druk inblazen. In de stand van de techniek worden hierbij hoge tot zeer drukken toegepast en de afmetingen van de ontstane cilindrische ruimte 4 hangen rechtstreeks af van de toegepaste druk. Zoals hierboven al werd opgemerkt is deze techniek niet zonder gevaar (blow-out). Volgens de uitvinding wordt, voorafgaand aan het uitharden van het bindmiddel lucht 11b in het boorgat 2 geïnjecteerd vanaf een positie gelegen tussen het maaiveld 7a en de funderingsaanzet 7c van de kaaimuur. Dit wordt geïllustreerd door figuren 3 en 4 waarin een uitvoeringsvorm wordt getoond die een aantal langs de boorbuis 8 aangebrachte spuitmonden 5b omvat, waar lucht 11b onder druk wordt uitgeblazen. Figuur 5 illustreert een werkwijze waarbij een luchtmantel aan wordt gebracht rondom de geïnjecteerde mengselstraal. Een dergelijke dubbele mengselstraal (ook wel bi-jet genoemd) kan echter het wegblazen veroorzaken van grond in de richting van een nabijgelegen waterkant. In het kader van deze aanvraag worden met lagere drukken, drukken aangeduid tot nagenoeg 30 bar. Een hoge druk kan liggen tussen ongeveer 200 en ongeveer 800 bar.

Inde gevormde zuilen 6 kunnen vanaf het maaiveld 7a, dus van boven naar beneden, eventueel wapeningsstaven doorheen de boorgaten 2 en de daarbij horende zuilen 6 worden aangebracht voor dat het bindmiddel die de cilindrische ruimte 4 vult, is verhard. Het is ook duidelijk dat deze wapeningen slechts kunnen worden ingebracht voor zover geen steen- of rotsafval in bedoelde ruimtes aanwezig is.

Met de beschreven werkwijze kan door het boren en grouten te herhalen, een scherm langs een waterzijde van de kaaimuur 7 worden opgebouwd, zoals getoond in figuren 6 en 7. Het opgebouwde scherm is schematisch voorgesteld door zuilenformaties 6. Dwars ten opzichte van het aldus ontstane zuilenscherm kunnen eventueel dwarsschermen volgens dezelfde techniek worden opgebouwd.

Het zal duidelijk zijn dat het patroon van de zuilen 6 vrij kan worden gekozen, en wel in functie van de structuur van de massieve kaaimuur 7 als van de daaronder aanwezige grondlagen 3. In functie van de onder de kaaimuur 7 aanwezige grondlagen 3 kunnen bepaalde zuilen 6 desgewenst dieper worden doorgetrokken.

Ook kunnen deze onder een schuine hoek verlopen.

Het is duidelijk dat de uitvinding niet beperkt is tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm en dat vele wijzigingen hieraan zouden kunnen worden aangebracht zonder buiten het raam van de octrooiaanvrage te treden.

Claims (7)

CONCLUSIES BE2019/5925

1. Werkwijze voor het verdiepen van een bestaande kaaimuur, omvattende het in de kaaimuur vanaf het maaiveld van de kaaimuur naar onder toe boren van een boorgat tot een diepte die ten minste reikt tot aan een funderingsaanzet van de kaaimuur, het vervolgens verruimen van het boorgat door het uitfrezen van een cilindrische ruimte met een grotere diameter dan het boorgat, het van onderaf vullen van de cilindrische ruimte met een uithardbaar bindmiddel zoals grout bijvoorbeeld, en het uitharden van het bindmiddel zodat een zuil ontstaat die zich tot onder de kaaimuur uitstrekt, waarbij voorafgaand aan het uitharden van het bindmiddel lucht in het boorgat wordt geïnjecteerd vanaf een positie gelegen tussen het maaiveld en de funderingsaanzet.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het boorgat doorheen het massief van de kaaimuur wordt geboord.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het boorgat achter de kaaimuur en schuin doorheen het massief van de kaaimuur wordt geboord.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij voorafgaand aan het uitharden van het bindmiddel een stalen wapening wordt aangebracht in het boorgat en/of de cilindrische ruimte.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het van onderaf vullen van de cilindrische ruimte met een uithardbaar bindmiddel wordt uitgevoerd door injectie onder een druk van 200-800 bar.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de lucht in het boorgat wordt geïnjecteerd vanaf verschillende posities gelegen tussen het maaiveld en de funderingsaanzet.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij eveneens in de cilindrische ruimte wordt geïnjecteerd vanaf een positie gelegen onder de funderingsaanzet.