BE1027872B1

BE1027872B1 - PROCEDURE AND DEVICE FOR THE TREATMENT OF CLAYING AND RELATED MATERIALS

Info

Publication number: BE1027872B1
Application number: BE20195924A
Authority: BE
Inventors: Dirk Liesbeth Guido Smet
Original assignee: Smet F&C Nv
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-07-15
Also published as: BE1027872A1

Abstract

Beschreven wordt een werkwijze voor het behandelen van hoofdzakelijk uit kleiachtige grondlagen bestaande grond om deze te stabiliseren door hierin een bindmiddel te injecteren. Een stang, die aan een onderzijde is voorzien van rotatief aangedreven boortrommels waarop snijwerktuigen zijn gemonteerd, wordt in de te stabiliseren grondmassa gedreven, waarbij de grond wordt losgewoeld en een schacht wordt gevormd. Verder worden water en een geschikt uithardbaar bindmiddel aan de schacht toegevoerd en door de boortrommels gemengd met de losgewoelde gronddelen. Na het bereiken van de gewenste diepte wordt de stang uit de schacht verwijderd, en het bindmiddel van het in de schacht aanwezige mengsel uitgehard. Tijdens het in de ondergrond drijven van de boortrommels worden deze schoongespoten met naar de snijwerktuigen gerichte hoge druk vloeistofstralen. Ook beschreven wordt een inrichting waarmee de werkwijze kan worden uitgevoerd.Described is a method for treating soil consisting mainly of clayey soil layers to stabilize it by injecting a binding agent thereinto. A rod, which is provided at the bottom with rotatingly driven drilling drums on which cutting tools are mounted, is driven into the soil mass to be stabilized, whereby the soil is loosened and a shaft is formed. Furthermore, water and a suitable curable binder are supplied to the shaft and mixed with the loosened soil parts by the drill drums. After reaching the desired depth, the rod is removed from the shaft, and the binding agent of the mixture present in the shaft is cured. While the drilling drums are being driven into the ground, they are cleaned with high-pressure liquid jets directed towards the cutting tools. Also described is an apparatus with which the method can be performed.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BEHANDELEN VAN UIT BE2019/5924METHOD AND DEVICE FOR TREATMENT OF OUT BE2019/5924

CLAYY AND RELATED MATERIALS EXISTING SOIL LAYERS

TECHNISCH GEBIED VAN DE UITVINDING Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van uit kleiachtige en aanverwante materialen bestaande grondlagen, ook wel aangeduid als cohesieve grondlagen, met als doel deze te stabiliseren door hierin een bindmiddel te injecteren. Met de uitdrukking "kleiachtige en aanverwante materialen" worden diverse grondspecies bedoeld die de grondlagen van een waterbekken of een terrein tot op een variabele diepte kunnen vormen. Dergelijke grondlagen behoren bijvoorbeeld tot zeearmen, stromen en rivieren, dokken, spaarbekkens, toegangsgeulen tot sluizen of insteekdokken.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of treating clayey and related material bases, also referred to as cohesive bases, for the purpose of stabilizing them by injecting a binder therein. By the term "clay and related materials" is meant various soils which can form the soil layers of a water basin or terrain to a variable depth. Such soil layers belong, for example, to inlets, streams and rivers, docks, reservoirs, access channels to locks or plug-in docks.

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Een domein waar de uitvinding toepassing vindt, is onder andere het vormen van stabiele funderingspalen en/of wandpanelen in de uit kleiachtige en aanverwante materialen bestaande grondlagen. Een ander domein is het tegen alle vormen van erosie resistent maken van dergelijke grondlagen, zoals in taluds enzovoort. De techniek die erin bestaat deze specifieke grondspecies door toevoeging van een bindmiddel te stabiliseren, is bekend, bijvoorbeeld in de vorm van de zogenaamde CSM-methode (cutter soil mixing). Eén van de meest gebruikelijke werkwijzen bestaat erin een stang in de te stabiliseren grondmassa te drijven. Onderaan de stang is een viertal relatief grote wielen bevestigd die kunnen ronddraaien. Deze wielen worden ook wel aangeduid met boortrommels. Op de boortrommels zijn tanden of messen gemonteerd die de grond tijdens het naar beneden bewegen van de stang lostrekken. Door het ronddraaien van de boortrommels wordt de grond losgewoeld. De grond, water en een geschikt bindmiddel zoals cement bijvoorbeeld, vormen samen aldus een vloeistof waarin de verticale stang met daaraan bevestigd de boortrommels kan worden neergelaten. Na het bereiken van de gewenste diepte wordt de verticale stang opnieuw opgetrokken en wordt extra water en BE2019/5924 bindmiddel, onder een relatief lage druk van 10 tot 20 bar, toegevoegd ten einde de Juiste dosering per m° grond te verkrijgen.BACKGROUND OF THE INVENTION One field in which the invention finds application is, inter alia, the formation of stable foundation piles and/or wall panels in the soil layers consisting of clayey and related materials. Another domain is making such soil layers resistant to all forms of erosion, such as in embankments and so on. The technique consisting of stabilizing these specific soil species by adding a binding agent is known, for example in the form of the so-called CSM method (cutter soil mixing). One of the most common methods is to drive a rod into the ground mass to be stabilized. At the bottom of the rod are four relatively large wheels that can rotate. These wheels are also referred to as drilling drums. Teeth or knives are mounted on the drill drums, which loosen the soil from the rod as it moves downwards. The soil is loosened by rotating the drilling drums. The soil, water and a suitable binding agent such as cement, for example, together thus form a liquid into which the vertical rod with the drill drums attached thereto can be lowered. After reaching the desired depth, the vertical rod is raised again and additional water and BE2019/5924 binder is added, under a relatively low pressure of 10 to 20 bar, in order to obtain the correct dosage per m° of soil.

Wanneer gewerkt wordt in kleiachtige cohesieve gronden, zoals Boomse klei of leem bijvoorbeeld, blijft de losgewoelde grond regelmatig aan de wielen kleven, waardoor deze hun snijdende werking verliezen en de snelheid van het naar beneden frezen daalt, waarbij de boortrommels uiteindelijk nagenoeg volledig stil komen te staan. Een bekende oplossing om de effecten van dit kleven op te heffen bestaat erin de wielen meermaals op en neer te halen om de wielen aldus enigszins te reinigen. Wanneer dit niet lukt, dienen de wielen volledig uit de grond gehaald te worden en handmatig te worden gereinigd. Bovengenoemde maatregelen kosten veel geld en tijd.When working in clayey cohesive soils, such as Boom clay or loam, the loosened soil regularly sticks to the wheels, causing them to lose their cutting action and the speed of the milling down decreases, eventually causing the drill drums to come to a near complete stop. stand. A known solution for eliminating the effects of this sticking consists in lifting and lowering the wheels several times in order to thus somewhat clean the wheels. If this is not possible, the wheels must be completely removed from the ground and cleaned manually. The above measures cost a lot of money and time.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING De uitvinding heeft nu tot doel een werkwijze en een bijhorende inrichting te verschaffen die de nadelen van de stand der techniek ten minste gedeeltelijk opheffen. Hiertoe wordt een werkwijze verschaft volgens conclusie 1. De werkwijze is ingericht voor het behandelen van hoofdzakelijk uit kleiachtige en aanverwante materialen bestaande grondlagen om deze te stabiliseren door hierin een bindmiddel te injecteren. In de werkwijze wordt een stang, die aan een onderzijde is voorzien van rotatief aangedreven boortrommels waarop snijwerktuigen zijn gemonteerd, in de te stabiliseren grondmassa gedreven, waarbij de grond wordt losgewoeld en een schacht wordt gevormd, waarbij water en een geschikt uithardbaar bindmiddel aan de schacht worden toegevoerd en door de boortrommels worden gemengd met de losgewoelde gronddelen, waarbij na het bereiken van de gewenste diepte de stang uit de schacht wordt verwijderd, en het bindmiddel van het in de schacht aanwezige mengsel wordt uitgehard, waarbij tijdens het in de ondergrond drijven van de boortrommels deze worden schoongespoten met naar de snijwerktuigen gerichte hoge druk vloeistofstralen. Gebleken is dat de hoge druk vloeistofstralen in staat zijn snijwerktuigen gedurende relatief lange tijd schoon te houden, en te vermijden dat zich gronddelen vastzetten op de boortrommels. Verder bestaat ook de mogelijkheid om met de hoge druk vloeistofstralen de grond hydraulisch af te breken door de spuitmonden rechtstreeks teBE2019/5924 richten naar de af te breken grond. De uitvinding heeft onder andere als voordelen dat de CSM-stang sneller in de ondergrond beweegt, en dat deze veel minder vast komt te zitten. Hierdoor kan het verbruik van water en bindmiddel beter onder controle worden gehouden, waardoor het mengen van de ondergrond met het bindmiddel doorgaans beter zal zijn. Hierdoor kan het rendement gevoelig hoger komen te liggen dan in de bekende werkwijze.SUMMARY OF THE INVENTION It is now an object of the invention to provide a method and an associated device which at least partially obviate the drawbacks of the prior art. To this end, a method is provided according to claim 1. The method is adapted for treating soil layers consisting mainly of clayey and related materials in order to stabilize them by injecting a binding agent thereinto. In the method, a rod, which is provided at the bottom with rotationally driven drilling drums on which cutting tools are mounted, is driven into the ground mass to be stabilized, whereby the soil is loosened and a shaft is formed, whereby water and a suitable curable binder is applied to the shaft. are supplied and mixed by the drill drums with the loosened soil parts, whereby after reaching the desired depth the rod is removed from the shaft, and the binding agent of the mixture present in the shaft is cured, whereby during the the drill drums are sprayed clean with high-pressure liquid jets directed towards the cutting tools. It has been found that the high-pressure liquid jets are able to keep cutting tools clean for a relatively long time, and to prevent soil particles from settling on the drilling drums. Furthermore, it is also possible to hydraulically break down the soil with the high-pressure liquid jets by directing the nozzles directly towards the soil to be broken down. The invention has the advantages, among other things, that the CSM rod moves faster in the ground and that it gets stuck much less. As a result, the consumption of water and binder can be better controlled, so that mixing of the substrate with the binder will usually be better. As a result, the efficiency can be significantly higher than in the known method.

Verder is, door het hogere rendement en de betere menging, het inbrengen van een stalen profiel of een wapeningskooi eenvoudiger. Doordat de snelheid van het boren en optrekken van de stang is verhoogd hebben grotere bestanddelen - bijvoorbeeld deeltjes met een grotere korreldiameter - van het mengsel (de groutspecie) minder tijd om te bezinken in de nog niet uitgeharde groutspecie.Furthermore, due to the higher efficiency and the better mixing, the insertion of a steel profile or a reinforcement cage is easier. Because the speed of drilling and pulling up the rod has been increased, larger components - for example particles with a larger grain diameter - of the mixture (the grout) have less time to settle in the not yet hardened grout.

Het schoonspuiten van de boortrommels en hierop aanwezige snijwerktuigen blijkt in een uitvoeringsvorm ook effectief te kunnen zijn tijdens het aan de schacht toevoeren van het water en het uithardbare bindmiddel.In one embodiment, it has been found that the cleaning of the drilling drums and cutting tools present thereon can also be effective during the supply of the water and the curable binding agent to the shaft.

De druk waaronder de vloeistofstralen in de richting van de snijwerktuigen worden gericht is een hoge druk. Hieronder wordt een druk begrepen van ten minste 20 bar, bij voorkeur ten minste 50 baar, met nog meer voorkeur ten minste 100 bar. In een uitvoeringsvorm van de werkwijze worden de hoge druk vloeistofstralen onder een druk van 150 tot 400 bar tegen de snijwerktuigen gespoten. Andere voorkeurbereiken omvatten drukken van 200 tot 400 bar, met meer voorkeur van 300 tot 400 bar, en met de meeste voorkeur van 350 tot 400 bar. Bij een te hoge druk kan schade worden aangericht aan de snijwerktuigen en/of de boortrommels of wielen.The pressure under which the liquid jets are directed toward the cutting tools is a high pressure. This includes a pressure of at least 20 bar, preferably at least 50 bar, even more preferably at least 100 bar. In one embodiment of the method, the high-pressure liquid jets are sprayed against the cutting tools at a pressure of 150 to 400 bar. Other preferred ranges include pressures from 200 to 400 bar, more preferably from 300 to 400 bar, and most preferably from 350 to 400 bar. Excessive pressure can damage the cutting tools and/or the drill drums or wheels.

In nog een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft waarbij het water en het uithardbare bindmiddel via bijkomende spuitmonden aan de schacht worden toegevoerd onder een relatief lage druk van 10 tot 20 bar. Gebleken is dat het schoonspuiten van de boortrommels hiermee verder kan worden vergemakkelijkt.In yet another embodiment of the invention, a method is provided wherein the water and the curable binder are supplied to the shaft via additional nozzles under a relatively low pressure of 10 to 20 bar. It has been found that the cleaning of the drill drums can hereby be further facilitated.

Een verder verbeterde uitvoeringsvorm van de uitvinding verschaft een werkwijze | BE2019/5924 waarbij, na het verwijderen van de stang uit de schacht, bijkomend water en bindmiddel aan de schacht worden toegevoerd, bij voorkeur eveneens onder een relatief lage druk van 10 tot 20 bar. Met dit ‘bijvullen’ kunnen de karakteristieken van de in de schacht gevormde groutstructuur beter worden bepaald.A further improved embodiment of the invention provides a method | BE2019/5924 wherein, after removing the rod from the shaft, additional water and binding agent are supplied to the shaft, preferably also under a relatively low pressure of 10 to 20 bar. With this 'filling' the characteristics of the grout structure formed in the shaft can be better determined.

In een verbeterde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft waarbij tijdens het in de ondergrond drijven van de boortrommels verdere hoge druk vloeistofstralen in de ondergrond worden gespoten om deze grond af te breken. Op deze wijze is het vereiste mechanische koppel om de boortrommels te laten roteren gemiddeld kleiner. Hierdoor kan een dragende structuur van inrichting lichter worden uitgevoerd. Verder kunnen de op de trommels aanwezige snijwerktuigen, zoals messen en beitels, onderhevig zijn aan relatief snelle slijtage vanwege de relatief hoge snijkrachten in dergelijke omstandigheden. In het bijzonder in cohesieve, kleiachtige gronden komt het bovendien vaak voor dat de losgewoelde grond aan de wielen blijft kleven waardoor de trommel tijdens het naar beneden bewegen steeds trager gaat draaien en uiteindelijk zelfs tot stilstand kan komen. De onderhavige voorkeursuitvoeringsvorm vermindert de hierboven genoemde effecten, en breekt deels de grond af op hydraulische wijze, voordat deze in aanraking komt met de boortrommels. Ook wordt de grond tussen de twee trommels afgebroken. In de bekende werkwijze vindt in deze zone doorgaans geen rechtstreekse afbraak van de ondergrond plaats. Hoewel meerdere vloeistoffen in beginsel geschikt zijn om te worden toegepast n de uitgevonden werkwijze, wordt een praktische uitvoeringsvorm van de werkwijze gekenmerkt doordat de vloeistof water omvat, en met meer voorkeur doordat de vloeistof tevens lucht omvat. Ook het bindmiddel kan binnen brede grenzen worden gekozen. Bijzonder geschikte bindmiddelen zijn gekozen uit de groep van cement, bentoniet, vliegas, kalk, een polymeer, mortel, van cement afgeleide bindmiddelen, gelen, en combinaties van deze. In een ander aspect van de uitvinding wordt een inrichting verschaft voor het behandelen van hoofdzakelijk uit kleiachtige en aanverwante materialen bestaande grondlagen om deze te stabiliseren door hierin een bindmiddel te injecteren. Met de BE2019/5924 inrichting kunnen uitvoeringsvormen van de uitgevonden werkwijze worden uitgevoerd. De inrichting omvat in het bijzonder een stang die aan een onderzijde is voorzien van 5 rotatief aangedreven boortrommels waarop snijwerktuigen zijn gemonteerd, en verder drijfmiddelen om de stang in de te stabiliseren grondmassa te drijven, waarbij de grond wordt losgewoeld en een schacht wordt gevormd. Ook omvat de inrichting toevoermiddelen om water en een geschikt uithardbaar bindmiddel aan de schacht toe te voeren en door middel van de boortrommels te mengen met de losgewoelde gronddelen, enter hoogte van de boortrommels gemonteerde en naar de snijwerktuigen gerichte spuitmonden die zijn ingericht om de boortrommels tijdens het in de ondergrond drijven ervan schoon te spuiten door naar de snijwerktuigen gerichte hoge druk vloeistofstralen. Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de hoge druk spuitmonden ingericht om vloeistofstralen onder een druk van 150 tot 400 bar tegen de snijwerktuigen te spuiten. De hoge druk zorgt voor een effectief schoonspuiten van de snijwerktuigen, ook als deze zich in een vloeistofkolom bevinden die een mengsel van gronddelen, bindmiddel en water omvat.In an improved embodiment of the invention, a method is provided wherein, while the drilling drums are being driven into the subsoil, further high-pressure liquid jets are injected into the subsoil in order to break down this soil. In this way the mechanical torque required to rotate the drilling drums is on average smaller. As a result, a load-bearing structure of the device can be made lighter. Furthermore, the cutting tools present on the drums, such as knives and chisels, can be subject to relatively rapid wear due to the relatively high cutting forces in such conditions. In particular in cohesive, clayey soils, it often happens that the loosened soil sticks to the wheels, causing the drum to rotate more and more slowly during downward movement and eventually even come to a stop. The presently preferred embodiment reduces the above-mentioned effects, and partially breaks down the soil hydraulically before coming into contact with the drilling drums. The ground between the two drums is also broken down. In the known method, no direct degradation of the subsoil generally takes place in this zone. Although several liquids are in principle suitable for use in the invented method, a practical embodiment of the method is characterized in that the liquid comprises water, and more preferably in that the liquid also comprises air. The binder can also be chosen within wide limits. Particularly suitable binders are selected from the group consisting of cement, bentonite, fly ash, lime, a polymer, mortar, cement-derived binders, gels, and combinations of these. In another aspect of the invention there is provided an apparatus for treating soil layers mainly composed of clayey and related materials to stabilize them by injecting a binding agent thereinto. Embodiments of the invented method can be performed with the BE2019/5924 device. In particular, the device comprises a rod which is provided on the underside with rotationally driven drilling drums on which cutting tools are mounted, and further driving means for driving the rod into the ground mass to be stabilized, whereby the soil is loosened and a shaft is formed. The apparatus also includes supply means for supplying water and a suitable curable binder to the shank and mixing it with the loosened soils by means of the drill drums, enter nozzles mounted high on the drill drums and directed towards the cutting tools and adapted to the drill drums during cleaning it from floating in the subsoil by jets of high pressure liquid directed towards the cutting tools. According to a preferred embodiment, the high-pressure nozzles are designed to spray liquid jets at a pressure of 150 to 400 bar against the cutting tools. The high pressure ensures effective cleaning of the cutting tools, even if they are in a liquid column containing a mixture of soil particles, binder and water.

Een andere uitvoeringsvorm van de inrichting wordt gekenmerkt doordat de toevoermiddelen zijn ingericht om het water en het uithardbare bindmiddel via bijkomende spuitmonden aan de schacht toe te voeren onder een relatief lage druk van 10 tot 20 bar. Gebleken is dat een dergelijke injectie niet negatief interfereert met het schoonspuiten van de boortrommels en de hierop aanwezige snijwerktuigen.Another embodiment of the device is characterized in that the supply means are designed to supply the water and the curable binding agent via additional nozzles to the shaft under a relatively low pressure of 10 to 20 bar. It has been found that such an injection does not interfere negatively with the cleaning of the drill drums and the cutting tools present thereon.

In nog een verdere verbeterde uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de inrichting tevens ter hoogte van de boortrommels gemonteerde en naar de ondergrond gerichte verdere spuitmonden, die zijn ingericht om tijdens het in de ondergrond drijven van de boortrommels verdere hoge druk vloeistofstralen in de ondergrond te spuiten om deze grond af te breken.In yet a further improved embodiment of the invention, the device also comprises further nozzles mounted at the height of the drilling drums and directed towards the subsoil, which nozzles are adapted to inject further high-pressure liquid jets into the subsoil while the drilling drums are being driven into the subsoil in order to to destroy this ground.

De drijfmiddelen die bijvoorbeeld een hydraulische en/of elektromotor kunnen omvatten zijn in nog een andere uitvoeringsvorm ingericht om de boortrommels op verschillende dieptes te laten werken. Uiteraard dient de stang lang genoeg te zijn om BE2019/5924 dergelijke dieptes te kunnen bereiken. Andere uitvoeringsvormen van de uitgevonden inrichting omvatten middelen om de vloeistof aan te kunnen voeren vanuit de omgeving of vanuit een vloeistofhouder, waarbij de vloeistof bij voorkeur water omvat, en met meer voorkeur tevens lucht. Ook kan de inrichting volgens uitvoeringsvormen houders en toevoermiddelen omvatten voor het bindmiddel, waarbij het bindmiddel is gekozen uit cement, bentoniet, vliegas, kalk, een polymeer, mortel, van cement afgeleide bindmiddelen, gelen, en combinaties van deze. De inrichting kan zowel op land als vanaf water worden bedreven. In een uitvoeringsvorm is de inrichting daartoe op een drijvende structuur gemonteerd, bij voorkeur een hefponton. In een andere uitvoeringsvorm is de inrichting daartoe op een landvoertuig gemonteerd. Ten slotte wordt aangegeven dat de in deze octrooiaanvraag beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding gecombineerd kunnen worden in elke mogelijke combinatie van deze uitvoeringsvormen.In yet another embodiment, the driving means, which may for instance comprise a hydraulic and/or electric motor, are designed to allow the drilling drums to operate at different depths. Of course, the rod must be long enough to reach such depths BE2019/5924. Other embodiments of the invented device comprise means for being able to supply the liquid from the environment or from a liquid container, wherein the liquid preferably comprises water, and more preferably also air. Also, according to embodiments, the apparatus may comprise containers and supply means for the binder, wherein the binder is selected from cement, bentonite, fly ash, lime, a polymer, mortar, cement-derived binders, gels, and combinations of these. The device can be operated both on land and from water. For this purpose, in one embodiment, the device is mounted on a floating structure, preferably a lifting pontoon. In another embodiment, the device is mounted on a land vehicle for this purpose. Finally, it is indicated that the embodiments of the invention described in this patent application can be combined in any possible combination of these embodiments.

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: Figuur 1 een schematische voorstelling van een aantal stappen in de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 2 een perspectivische voorstelling van een boormiddel volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; Figuur 3 een vooraanzicht van het in figuur 2 getoonde boormiddel;BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail with reference to the following figures, without, however, being limited thereto. Other details and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment of the method and associated apparatus. In the figures: Figure 1 shows a schematic representation of a number of steps in the method according to an embodiment of the invention; Figure 2 shows a perspective representation of a drilling means according to an embodiment of the invention; Figure 3 is a front view of the drilling means shown in Figure 2;

Figuur 4 een onderaanzicht van het in figuur 2 getoonde boormiddel; BE2019/5924 Figuur 5 een perspectivische voorstelling van een boormiddel volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding, en tenslotte Figuur 6 een onderaanzicht van het in figuur 5 getoonde boormiddel.Figure 4 is a bottom view of the drilling means shown in Figure 2; BE2019/5924 Figure 5 shows a perspective representation of a drilling means according to another embodiment of the invention, and finally Figure 6 shows a bottom view of the drilling means shown in figure 5 .

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN UITVOERINGSVOORBEELDEN De in figuur 1 getoonde werkwijze 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 kleiachtige en aanverwante materialen bestaande grondlagen tot op een gewenste diepte te bewerken, hetzij om deze grondlagen te stabiliseren, hetzij om hierin zuilen of funderingen aan te brengen.DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The method shown in Figure 1 was developed to enable certain works as set forth in the preamble of the application. The method according to the invention and the device derived therefrom make it possible to process soil layers consisting of clayey and related materials to a desired depth, either to stabilize these soil layers or to provide columns or foundations therein.

In de in figuur 1 getoonde werkwijze wordt een stang 1, die aan een onderzijde is voorzien van een boormiddel 2 in de vorm van een viertal rotatief aangedreven boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) waarop snijwerktuigen zijn gemonteerd, in de te stabiliseren grondmassa 3 gedreven volgens de pijlen 5 door een niet-getoond aandrijfmiddel. Hierbij wordt door de roterende werking van de boortrommels (24, 2b, 2c, 2d) de grond 3 ter plaatse van de boortrommels 2 losgewoeld en wordt een schacht 4 in de ondergrond gevormd. De stang 1 is hol uitgevoerd, waarbij water en een geschikt uithardbaar bindmiddel, bijvoorbeeld cement, door inwendige holtes van de stang 1 kunnen worden aangevoerd naar het boormiddel 2. Wanneer de stang 1 de gewenste diepte 6 heeft bereikt wordt de stang 1 volgens de pijlen 7 opgetrokken, zoals is getoond in figuur 1(D), en wordt het mengsel 9 van water en uithardbaar bindmiddel via het boormiddel 2 aan de schacht 4 toegevoerd. Het mengsel 9 van water en uithardbaar bindmiddel wordt door de roterende boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) gemengd met de losgewoelde gronddelen. Nadat de stang 1 volledig uit de gevormde schacht 4 werd verwijderd, wordt eventueel een funderingspaal 8 in de schacht 4 aangebracht en het bindmiddel van het in de schacht 4 aanwezige mengsel uitgehard, zodat de in figuur I(E) getoonde situatie is ontstaan.In the method shown in figure 1, a rod 1, which is provided on the underside with a drilling means 2 in the form of four rotationally driven drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d) on which cutting tools are mounted, is placed in the ground mass to be stabilized. 3 driven according to the arrows 5 by a drive means (not shown). Due to the rotating action of the drilling drums (24, 2b, 2c, 2d), the soil 3 is loosened at the location of the drilling drums 2 and a shaft 4 is formed in the underground. The rod 1 is of hollow design, whereby water and a suitable hardenable binding agent, for example cement, can be supplied through internal cavities of the rod 1 to the drilling means 2. When the rod 1 has reached the desired depth 6, the rod 1 is moved according to the arrows. 7 is pulled up, as shown in Fig. 1(D), and the mixture 9 of water and curable binder is supplied to the shaft 4 via the drilling means 2 . The mixture 9 of water and curable binder is mixed with the loosened soil parts by the rotating drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d). After the rod 1 has been completely removed from the shaft 4 formed, a foundation pile 8 is optionally placed in the shaft 4 and the binding agent of the mixture present in the shaft 4 is cured, so that the situation shown in figure I(E) is created.

Volgens de uitvinding worden de boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) tijdens het in de BE2019/5924 ondergrond 3 drijven ervan schoongespoten met naar de snijwerktuigen gerichte hoge druk vloeistofstralen. Dit wordt geïllustreerd onder verwijzing naar figuren 2,3 en 4. Bij voorkeur omvat de vloeistof het mengsel 9 van water en het uithardbare bindmiddel, dat dus aan de schacht 4 wordt toegevoerd onder hoge druk. Optioneel kan het mengsel 9 van water en het uithardbare bindmiddel via bijkomende spuitmonden onder een relatief lage druk van 10 tot 20 bar aan de schacht 4 worden toegevoerd, maar in andere uitvoeringsvormen zijn hogere drukken ook mogelijk.According to the invention, the drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d) are sprayed clean with high-pressure liquid jets directed towards the cutting tools while they are being driven into the ground BE2019/5924. This is illustrated with reference to figures 2,3 and 4. Preferably, the liquid comprises the mixture 9 of water and the curable binder, which is thus supplied to the shaft 4 under high pressure. Optionally, the mixture 9 of water and the curable binder can be fed to the shaft 4 via additional nozzles under a relatively low pressure of 10 to 20 bar, but higher pressures are also possible in other embodiments.

Eventueel kan na het verwijderen van de stang 1 uit de schacht 6 bijkomend water en bindmiddel aan de schacht 6 worden toegevoerd, waarbij dit bijvullen bij voorkeur onder een relatief lage druk gebeurt, bijvoorbeeld atmosferisch of van 1 tot 20 bar.Optionally, after the rod 1 has been removed from the shaft 6, additional water and binding agent can be supplied to the shaft 6, wherein this replenishing preferably takes place under a relatively low pressure, for instance atmospheric or from 1 to 20 bar.

Ook is het mogelijk tijdens het in de ondergrond 3 drijven van de boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) verdere hoge druk vloeistofstralen in de ondergrond 3 te spuiten om deze grond af te breken. Deze uitvoeringsvorm wordt getoond in figuren 5 en 6.It is also possible, while the drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d) are being driven into the subsoil 3, to inject further high-pressure liquid jets into the subsoil 3 in order to break down this soil. This embodiment is shown in Figures 5 and 6.

Een inrichting die aan het gestelde doel beantwoordt is afgebeeld in figuren 2, 3 en 4. De inrichting omvat een stang 1 die aan een onderzijde is voorzien van een boormiddel 2 dat rotatief aangedreven boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) omvat waarop snijwerktuigen in de vorm van messen 10 zijn gemonteerd. Voor de duidelijkheid zijn per omtrek slechts twee messen 10 getoond. In een meer praktische uitvoeringsvorm omvat elke boortrommel (2a, 2b, 2c, 2d) meerdere messen 10, bij voorbeeld 6-12 of meer, die bij voorkeur regelmatig zijn verdeeld over de omtrek van elke boortrommel (24, 2b, 2c, 2d). De boortrommels (2a, 2b) bevinden zich aan een voorzijde van een frame 11, terwijl de boortrommels (2c, 2d) zich aan een achterzijde van het frame 11 bevinden. De boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) zijn dusdanig in het frame 11 opgehangen dat zij rond een centrale as (124, 12b) van elk paar trommels kunnen roteren, bij voorkeur in twee omtreksrichtingen. Het frame 11 is via een aansluitstructuur 13 stijf verbonden met de stang 1.A device which fulfills the intended purpose is shown in figures 2, 3 and 4. The device comprises a rod 1 which is provided at the bottom with a drilling means 2 which comprises rotary driven drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d) on which cutting tools in the form of blades 10 are mounted. For clarity, only two knives 10 are shown per circumference. In a more practical embodiment, each drill drum (2a, 2b, 2c, 2d) comprises a plurality of blades 10, e.g. 6-12 or more, which are preferably evenly distributed around the circumference of each drill drum (24, 2b, 2c, 2d). . The drilling drums (2a, 2b) are located at a front side of a frame 11, while the drilling drums (2c, 2d) are located at a rear side of the frame 11. The drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d) are suspended in the frame 11 such that they can rotate about a central axis (124, 12b) of each pair of drums, preferably in two circumferential directions. The frame 11 is rigidly connected to the rod 1 via a connecting structure 13.

Volgens de getoonde uitvoeringsvorm van de uitvinding is ter hoogte van de boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) aan een onderzijde van de aansluitstructuur 13 een viertal, in de richting van de snijwerktuigen 10 georiënteerde spuitmonden 16 gemonteerd. De spuitmonden 16 komen samen in een gemeenschappelijke aanvoerleiding 15 voor een BE2019/5924 vloeistof, in het bijzonder een mengsel van water en het uithardbare bindmiddel, die betrokken wordt vanaf de aansluitstructuur 13. De spuitmonden 16 zijn ingericht om de roterende boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) tijdens het in de ondergrond 3 drijven ervan schoon te spuiten door naar de snijwerktuigen 10 gerichte hoge druk vloeistofstralen 14 die uit de spuitmonden 16 worden geejecteerd onder een druk van 150 tot 400 bar bijvoorbeeld.According to the embodiment of the invention shown, four nozzles 16 oriented in the direction of the cutting tools 10 are mounted on the underside of the connecting structure 13 at the height of the drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d). The nozzles 16 come together in a common supply line 15 for a BE2019/5924 liquid, in particular a mixture of water and the curable binder, which is obtained from the connecting structure 13. The nozzles 16 are arranged around the rotating drilling drums (2a, 2b). 2c, 2d) while it is being driven into the substrate 3, by spraying it clean by high-pressure liquid jets 14 directed towards the cutting tools 10 and ejected from the nozzles 16 under a pressure of 150 to 400 bar, for example.

Elke spuitmond 14 is dusdanig gericht dat de eruit geejecteerde mengselvloeistofstralen (14a, 14b, 14c, 14d) ieder binnen het bereik liggen van een omtrek van een overeenkomstige boortrommel (2a, 2b, 2c, 2d), zoals getoond in figuurEach nozzle 14 is oriented such that the mixture liquid jets (14a, 14b, 14c, 14d) ejected therefrom are each within the range of a circumference of a corresponding drill drum (2a, 2b, 2c, 2d), as shown in Fig.

4 bijvoorbeeld.4 for example.

Voor de volledigheid wordt nog opgemerkt dat de inrichting verder (niet getoonde) drijfmiddelen omvat om de stang 1 in de te stabiliseren grondmassa 3 te drijven, en tevens (niet getoonde) toevoermiddelen om water en het uithardbare bindmiddel aan de schacht 4 toe te voeren en door middel van de boortrommels (2a, 2b, 2c, 2d) te mengen met de losgewoelde gronddelen.For the sake of completeness, it is noted that the device further comprises buoyancy means (not shown) for driving the rod 1 into the ground mass 3 to be stabilized, and also supply means (not shown) for supplying water and the curable binding agent to the shaft 4 and by mixing with the loosened soil parts by means of the drilling drums (2a, 2b, 2c, 2d).

Verder zal duidelijk zijn dat de flexibiliteit van de werkwijze en van de bijhorende inrichting groot is.It will further be clear that the flexibility of the method and of the associated device is great.

Inderdaad kan op elk moment de toegepaste druk worden gevarieerd zodat de door het onder hoge druk geïnjecteerde vloeistof beïnvloedde gebied op elk ogenblik aan de behoeftes kan worden aangepast.Indeed, the applied pressure can be varied at any time so that the area affected by the high pressure injected liquid can be adapted at any time to the needs.

Aan de door de uitgevonden werkwijze bewerkte grondlagen wordt een hiertoe geschikt bindmiddel toegevoegd.A suitable binding agent is added to the primer layers processed by the invented method.

De toevoeging van het bindmiddel kan op meerdere wijzen plaatsvinden, maar gebeurt bij voorkeur door middels van de spuitmonden 16. Eventueel is het ook mogelijk de toevoeging van het bindmiddel te laten geschieden via speciaal daartoe voorziene openingen die het bindmiddel en een vloeistof, als drager van het bindmiddel, onder een lagere druk doorlaten.The addition of the binding agent can take place in several ways, but is preferably done by means of the nozzles 16. Optionally, it is also possible to have the addition of the binding agent take place via openings specially provided for this purpose, which contain the binding agent and a liquid, as a carrier of the binder, under a lower pressure.

De lage druk volstaat om de vloeistof en het door de stang 1 getransporteerde bindmiddel in de opengewerkte grondmaterialen te brengen en te verdelen.The low pressure is sufficient to introduce and distribute the liquid and the binder conveyed by the rod 1 into the cut-away soil materials.

De inrichting kan vanaf een hefeiland of vanaf een voertuig aan landzijde worden ingezet.The device can be deployed from a jack-up platform or from a landside vehicle.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvorm en vele BE2019/5924 wijzigingen zouden hieraan kunnen worden aangebracht voor zover deze wijzigingen binnen het raam van de hieraan toegevoegde conclusies vallen.The invention is not limited to the embodiment described herein and many modifications could be made thereto as far as these modifications fall within the scope of the claims appended hereto.

Claims

CONCLUSIONS BE2019/5924

A method of treating soil layers consisting mainly of clayey and related materials to stabilize them by injecting a binding agent therein, wherein a rod, provided at the bottom with rotary driven drilling drums on which cutting tools are mounted, is inserted into the soil mass to be stabilized is driven, whereby the soil is loosened and a shaft is formed, wherein water and a suitable curable binding agent are supplied to the shaft and mixed by the drill drums with the loosened soils, whereby after reaching the desired depth the rod is removed from the shaft is removed, and the binding agent of the mixture present in the shaft is cured, during which the drilling drums are driven into the ground and are sprayed clean with high-pressure liquid jets directed towards the cutting tools.

Method according to claim 1, wherein the drilling drums are cleaned with the high pressure liquid jets directed towards the cutting tools while the water and the curable binding agent are supplied to the shaft.

A method according to claim 1 or 2, wherein the high pressure liquid jets comprise the mixture of water and the curable binder.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the high-pressure liquid jets are sprayed against the cutting tools at a pressure of 150 to 400 bar.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the water and the curable binder are supplied to the shaft via additional nozzles under a relatively low pressure of 10 to 20 bar.

A method according to any one of the preceding claims, wherein additional water and binding agent are supplied to the shaft after the rod has been removed.

7. A method according to any one of the preceding claims, wherein during the driving of the drilling drums into the subsoil BE2019/5924 further high-pressure liquid jets are injected into the subsoil in order to break down this soil.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the liquid comprises water and the curable binder.

A method according to claim 8, wherein the liquid also comprises air.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the binder is selected from cement, bentonite, fly ash, lime, a polymer, mortar, cement-derived binders, gels, and combinations of these.

An apparatus for treating soil layers consisting mainly of clayey and related materials to stabilize them by injecting a binding agent thereinto, the apparatus comprising a rod provided at the bottom with rotary-driven drilling drums on which cutting tools are mounted, and further driving means to drive the rod into the soil mass to be stabilized, thereby loosening the soil and forming a shaft, supply means for supplying water and a suitable curable binder to the shaft and mixing with the loosened soil pieces by means of the drill drums, and nozzles mounted at the level of the drilling drums and directed towards the cutting tools and which are adapted to clean the drilling drums while they are being driven into the ground by high-pressure liquid jets directed towards the cutting tools.

Apparatus according to claim 11, wherein the high pressure nozzles are adapted to spray liquid jets at a pressure of 150 to 400 bar against the cutting tools.

An apparatus according to claim 11 or 12, wherein the high pressure nozzles are arranged to spray the mixture of water and the curable binder against the cutting tools.

14. Device as claimed in any of the claims 11-13, also comprising further nozzles mounted at BE2019/5924 at the location of the drilling drums and directed towards the subsoil, which nozzles are designed for further high-pressure liquid jets, in particular during the driving of the drilling drums into the subsoil. spray the mixture of water and the curable binder into the substrate to break down this soil.

15. An apparatus according to any one of claims 11-14, wherein the buoyancy means are adapted to operate the drilling drums at different depths.

16. Device as claimed in any of the claims 11-15, wherein the liquid comprises water, and preferably also binding agent and/or air.

The device of any one of claims 11-16, wherein the binder is selected from cement, bentonite, fly ash, lime, a polymer, mortar, cement-derived binders, gels, and combinations of these.

An apparatus according to any one of claims 11-17, wherein it is mounted on a floating structure, preferably a lifting pontoon.

An apparatus according to any one of claims 11-17, wherein it is mounted on a land vehicle.