Verfahren zur Herstellung einer Abdichtung, die den Zweck hat, einen Raum gegen Eindringen von Wasser aus angrenzendem Erdreich abzuschirmen. laus ist seit. langem bekannt, bindige Boden arien, vor allem fette Tone, beispielsweise an den Aussenmauern eines Bauwerkes, anzu schütten, um die geringe Durchlässigkeit die ses iHaterials zur Grundwasserabdichtilng aus zunutzen.
Es ist aber auch bekannt, feinste Tone, selbst thixotrope Bentonitsuspensionen, zur örtlichen Abdichtung gegen Grundwasser in der Weise zu verwenden, dass dieses Mate rial durch -Bohrlöcher in den porösen Boden eingepresst wird. Letzteres Verfahren wird vor allem zur Dichtung des Untergrundes von Talsperren gegen Unterläufigkeit angewandt.
Während das erstgeschilderte Verfahren einen geringen Anwendungsbereich besitzt, weil Ton im allgemeinen nur an den Seiten wänden und nicht unter der Sohle eingebracht werden kann, ohne dann zu unliebsamen Set- zungserseheinungen des Bauwerkes Anlass zu geben, ist der Anwendungsbereich des an zwei ter Stelle angeführten Verfahrens durch den Ausbreitungsradius von den niedergebraeli- ten Bohrungen aus begrenzt. Dieser Radius wird schon bei Sandböden so klein, dass die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und die Zuverlässigkeit der erstrebten Abdichtung in Frage gestellt ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, ein wirtschaftliches und in allen Fällen zuver- lässiges Verfahren zu schaffen. Sie nutzt vor allem die Erkenntnis; dass solche Flüssig keiten nicht in die Poren des Bodens ein- dringen und durch ihren Flüssigkeitsdruck bzw. Flüssigkeitswiderstand den Nachfall senk rechter, selbst überhängender, unverbauter Erdwände verhindern.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist. dadurch gekennzeichnet, dass Schürzen aus thixotroper Flüssigkeit in Fugen von einer dein Verlauf der herzustellenden Schürzen entsprechenden Flächengestaltung eingebracht. werden, in denen die Flüssigkeit einen dem Druck des angrenzenden Erdreiches entgegenwirkenden Druck ausübt.
Die Fugen, in welche die thixotrope Flüs sigkeit eingebracht wird, können dabei Fugen sein, wie sie bei der Erstellung eines belie bigen Grundbauwerkes aus Beton oder Mauer werk zwischen den Aussenflächen des GrLuid- bauwerkes und dem umgebenden Erdreich, also zwischen zwei verschiedenartigen Mate rialien unvermeidlich entstehen und nach Her stellung des Grundbauwerkes immer vorhan den sind.
Die Fugen zum Einbringen der thixotro- pen Flüssigkeit können aber auch in Form von aneinander anschliessenden Erdschlitzen in der Weise gebildet werden, dass im Untergrund mit Hilfe von Vortreibkörpern, die bei ihrem Vordringen in den Untergrund einen freien Raum hinterlassen, aneinander anschliessende Schlitze hergestellt werden, die zugleich mit ihrer Bildung mit thixotroper Flüssigkeit ge füllt werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist diese nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig.l eine Ausführungsform des Verfah rens nach der Erfindung, bei dem die thixo- trope Flüssigkeit zur Bildung von aneinander anschliessenden Abdichtungsschürzen in die Fugen zwischen den Aussenflächen -eines be stehenden Grundbauwerkes und dem umgeben den Erdreich eingebracht wird,
im senkrech ten Schnitt, Fig.2 eine Ausführungsform des Verfah rens nach der Erfindung im senkrechten Schnitt, bei dem zur Herstellung von einen Erdkörper umgebenden Dichtungsschürzen an einander -anschliessende Erdschlitze mit Hilfe von Vortreibkörpern gebildet und mit thixo- troper Flüssigkeit gefüllt werden, Fig. 3 eine ebenfalls im senkrechten Schnitt dargestellte Ausführungsform des Verfahrens,
bei dem zier Herstellung von eine Baugrube völlig umschliessenden Schürzen aus thixotro- per Flüssigkeit, ebenfalls mit Hilfe von Vor i treibkörpern Erdschlitze hergestellt und mit thixotroper Flüssigkeit gefüllt werden,
Fig.4 eine weitere Ausführungsform der Bildung von Dichtungsschürzen mit Hilfe von durch Vortreibkörper hergestellten Erdschlit- 3 zen, bei der die Dichtungsschürzen nur zur Verminderung des Wasserandranges zu einer Baugrube dienen, im senkrechten Schnitt, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform dies Verfahrens,
bei der in einem Linienzug anein- c ander anschliessende Dichtungsschürzen zur Abdichtung eines Deiches oder Dammes mit Hilfe von durch Vortreibkörper hergestellten Erdschlitzen gebildet werden, ebenfalls im senkrechten Schnitt,
i Fig.6 einen zur Herstellung eines senk rechten Erdsehlitzes bestimmten Vortreibkör- per, der als RammköTper ausgebildet. ist, in senkrechtem Schnitt und Fig.7 ebenfalls im senkrechten Schnitt c einen Vortreibkörper zur Herstellung von Erdschlitzen, der durch Absaugen des inner halb einer Schneide anstehenden Erdreiches abgesenkt wird.
Fig.1 stellt. ein im Untergrund ohne äussere Abdichtung errichtetes Grundbauwerk dar, bei dem zwischen der Aussenfläehe der auf dem Untergrund aufsitzenden Sohle sowie zwi schen den Aussenflächen der Seitenwandungen und dem umgebenden Erdreich, das im Be reich der Seitenwandungen aufgeschüttetes Erdreich sein kann, jeweils eine die beiden Materialien trennende, natürliche -Fuge vor handen ist.
Liegt bei einem solchen Grundbau werk die Aufgabe vor, nachträglich eine äussere Abdichtung zur Verhinderung des Zu trittes von im Untergrund vorhandenem Was ser zu dem Mauerwerk oder Beton der Seiten wände und der Sohle sowie in das Innere des Grundbauwerkes herzustellen,
so wird vom Innern des Bauwerkes aus durch in beliebiger Weise hergestellte Kanäle 1 thixotrope Flüssig keit unter Druck in die Fugen eingepresst. Die Flüssigkeit verteilt sieh dabei in cLen Fugen und bildet dabei auf Grund ihrer kolloidalen Beschaffenheit an den Berührungsflächen mit dem Bauwerk und dem Erdreich eine das Ein dringen' der Flüssigkeit in das Mazterwerk verhindernde, zusammenhängende Haut, wo-.
bei die Fugen entsprechend dem Einpress- druck der Flüssigkeit unter Bildring von an einander anschliessenden Sehürzen aus thixo- troper Flüssigkeit auf das gewünschte Dicken mass der Schürzen erweitert werden.
Die auf diese Weise hergestellten Schür zen sind von grösster Beständigkeit lind dich ten das Bauwerk gegen jeglichen Wasseran drang und Feuchtigkeit im Untergrund zu verlässig ab. Da .die thixotrope Flüssigkeit auch gegen aggressives Grundwasser beständig ist, können somit nicht nur Keller und andere tief gelegene Stellen eines Bauwerkes in wirt schaftlicher Weise auch bei hohem Wasser druck trocken gehalten werden, sondern es kann auch, was ebenfalls von wesentlicher Bedeutung ist, der Zutritt von aggressivem Grundwasser ztl dein Beton oder Mauerwerk des Grundbauwerkes unterbunden und damit.
die bekannte zerstörende Wirkung soleher Wasser vermieden werden.
Die Fugen, in. welche die thixotrope Flüs- sigkeit zur Bildung von wasserLindurehlässi- gen Schürzen nach der Erfindung eingebracht wird, können aber auch in Gestalt von Erd- schlitzen künstlich geschaffen werden, wo durch das Anwendungsgebiet der Erfindung ausserordentlich erweitert wird.
Auf diese Weise wird vor allem ermöglicht, den Zutritt des Wassers zu solchen Stellen im Untergrund zu verhindern, an denen Bau gruben zur Erstellung von Bauwerken jeg licher Art hergestellt werden müssen.
In den Fig. 2 bis 4 sind einige Bauwerke schematisch dargestellt.
Nach Fig. 2 wird ein Erdkörper, innerhalb dessen ein Bauwerk errichtet werden soll, mit einer im Längsschnitt etwa U-förmig verlau fenden Ummantelung aus thixotroper Flüssig keit versehen, die von der herzustellenden Bau grube allseitig einen. genügenden Abstand hat. Diese 'U-förmig verlaufende Schürze kann an den Stirnseiten durch senkrechte Schürzen aus thixotroper Flüssigkeit ergänzt sein, so dass im Untergrund eine die spätere Baugrube an allen Seiten mit Abstand umgebende Umman telung gebildet. wird.
Die aus Fig. 2 ersichtliche, im Längsschnitt. U-förmige Schürze aus thixotroper Flüssigkeit sowie auch die nicht dargestellten senkrechten Sehürzen an den Stirnseiten können bei geeig netem Boden (Fein- bis Mittelsand, gegebenen falls auch noch Grobsand) beispielsweise mit Hilfe des in Fig. 7 dargestellten Vortreibkör- pers hergestellt werden.
Dieser Vortr eibkörper besteht aus einem nach unten offenen'U-Eisen 7, in das von oben her Rohre 8 und - 9 einmünden, und dessen Schenkel schneidenartig ausgebildet sind. Das Niederbringen und Vortreiben des Vortreib- körpers erfolgt dadurch, dass das Erdmaterial im.
Innern des Ü-Eisens 7 durch die Rohre 8, 9 durch Saugwirkung und bei grösserer Tiefe nach dem Prinzip der sogenannten Mammnt- pumpe nach oben gefördert wird und gleich zeitig in den beim Vortreiben entstehenden Schlitz im Untergrund thixotrope Flüssigkeit eingefüllt wird, deren hydrostatiseher Druck die erforderliche Vortriebskraft liefert. Das Vortreiben des -Eisens 7 kann ferner durch Zuführung von Spülflüssigkeit durch eines der Rohre 8, 9 erleichtert werden.
Zur Herstellung des in Fig. 2 dargestellten U-förmigen Erdschlitzes kann das U@Eisen 7, wenn die erforderliche Tiefe der seitlichen Schenkel 13 der herzustellenden Schürze er reicht ist,
durch stärkere Unterspülung eines seiner scbneidenartigen Schenkel iun 90 inn- gelenkt und dann in waagrechter Richtung zur Bildung des horizontalen Schürzenteils weiterbewegt werden.
Auch hierbei liefert der hydrostatische Überdruck der auf dem Rücken des IU-Eisens 7 auflastenden thixotropen Flüs sigkeit die erforderliche Vortriebskraft. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann der Vortrieb für den horizontalen Schürzenteil 14 auch von beiden Seiten nach der Mitte hin erfolgen.
Der horizontale Sehürzenteil ist so tief unter der Sohle der späteren Baugrube durchzuführen, dass dem Überdruck der thixotropen Flüssig keit ein ausreichendes Bodengewicht entgegen wirkt. Gegebenenfalls kann die thixotrope Flüssigkeit auch unter Druck dem Vortreib- körper nachfolgend in den Erdschlitz einge- presst -werden;
dies kann mittels einer Rohr leitung 16 erfolgen, die d'arch einen Gummi dichter 15' am obern Ende des, vertikalen Schürzenteils 13 durchgeführt ist.
Die bei der Ausführungsform des Verfah rens nach Fig.2 erforderlichen Schürzen an den Stirnseiten des herzustellenden Erdkör- pers können, da sie in Ebenen angeordnet werden können, auch mit Hilfe von als Ramm körper ausgebildeten Vortriebskörpern ent sprechend Fig. 6 hergestellt werden.
Dieser Rammkörper ist aus einer im Quer schnitt dreieckförmigen Schneide 2 gebildet., die am untern Ende starkwandiger Rohre 3 befestigt ist. Thixotrope Flüssigkeit wird von oben her beim Rammen durch die Rohre 3 und durch Kanäle 5 dem oberhalb des Ramm körpers sich bildenden Ringspalt 6 zwischen Erdreich und starkwandigem Rohr 3 zuge führt.
Die notwendige Rammenergie ist selbst bei grossen Rammtiefen gering, weil nur an dem dreieckförmigen Rammkörper Wider stände auftreten, die ganze Höhe des Spaltes aber im Gegensatz zum Rammen von Spund wänden oder Pfählen reibungsfrei bleibt.
Ausserdem ist die Rammenergie auch deshalb gering, eil der Querschnitt des Rammkörpers nur eine Breite von wenigen cm zu haben braucht. Zum Erleichtern des Ziehens des Ge rätes wird thixotrope Flüssigkeit. durch die Kanäle 4 gepresst. Bei grossen Rammtiefen kann auch die Schneide 2 im Boden verblei ben, und: es brauchen nur die Rohre 3 gezo gen zu werden.
Die das Gr,mdbauwerk um gebende thixotrope Flüssigkeitsschürze wird im allgemeinen in der -eise hergestellt, dass ein Rammkörper (gegebenenfalls auch meh rere Rammkörper), der zweckmässig eine Länge des Querschnittes von etwa 1 bis 2 in hat, nach der Herstellung eines der .Länge von. 1 bis 2 m entsprechenden Abschnittes wieder gezogen und dann im Anschluss an die bereits hergestellte Schürze dicht neben dieser erneut eingerammt wird usw.
Etwaige Abwei chungen von der geraden Sollinie spielen für die Flüssigkeitsschürze keine Rolle, wenn nur durch Überlappen der einzelnen ausgeführten Rammangen für einen dichten Anschluss der Schürze Sorge getragen wird. Sollten z. B.
wegen auftretender Rammhindernisse nach Fertigstellung der Schürze Bedenken gegen ihre Dichtigkiet bestehen, so ist es wegen der geringen notwendigen Rammenergie und der geringen Materialkosten ohne weiteres möglich und auch wirtschaftlich vertretbar, um das Grundbauwerk bzw. die Baugrube entweder eine vollständige zweite Schürze zu setzen oder wenigstens unbefriedigende Stellen durch Niederbringen eines zweiten Stückes der Dich tungsschürze zu sichern.
Man kann auch nach einmaligem Niederbringen des Rammkörpers von dein geschaffenen Spalt aus mit kleinen Erdfräsen, Löffelbaggern oder dergleichen den zur Aufnahme der thixotropen Flüssig keit erforderlichen Erdspalt um das Bauwerk oder tun die Baugrube herum durch Erdaus- hiib herstellen.
Mit solchen Rammkörpern können auch die zur Bildung der Dichtungsschürzen nach den Fig. 3, 4 und 5 erforderlichen Erdschlitze hergestellt werden. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der solche Rammkörper in einer der künftigen Baugrube zugekehrten Neigtmg niedergebracht werden, so dass ebene geneigte Schürzen 17 entstehen, die sich etwa in der vertikalen Längsmittelebene der Bau-:
grube vereinigen bzw. kreuzen und an= den Stirnenden der Baugrube an ebenfalls geneigte Dichtungsschürzen oder auch an vertikale Dichtungsschürzen angeschlossen sind. Auf eine genaue Schnittlinie in der Längsachse der Baugrube braucht nichtgeachtet. zu werden, da in jedem Fall durch ein Überseh eiden der untern Schürzenenden ein dichter Abschluss gewonnen werden kann.
Die ebenen geneigten Schürzen 17 körnieri aber auch unter Anwendung von Spülgeräten nach Fig. 7 hergestellt<U>werden,-</U> -# . Die in Fig. 2 und 3 @xr gestellten Ausfüh rungsformen des Verfahrens haben für die Grundwasserhaltung in Baugruben wesent liche Bedeutung:
Wenn man den Raum inner halb der Schürzen auspumpt., so ist, in ein fachster Weise eine Trockenlegung der Bau- grube möglich, da die Dichtungsschürzen je den weiteren Grundwasserzrustrom fernhaften und das in den Poren des Bodens befindliche Wasser somit nur einmal ausgepumpt werden mass. Der Vorteil dieses Verfahrens-gejenüber der bekannten Grundwasserspiegelsenkung liegt auf der Hand.
Dort wird mit zahlrei chen Tiefbrunnenpumpen der Grundwasser- spiegel während der ganzen Bauzeit abgesenkt. was sich bei stark durchlässigen Böden (Sand und Kies) auf Entfernungen von mehreren Kilometern auswirkt und natürlich sehr grosse Pumpleistungen erfordert. Das neue Verfah ren bietet demgegonüber den Vorteil,
den Ah- senkungsbereich auch bei noch so durchle@si- gen Böden nur auf die reine Baugiiibe zu beschränken und damit, wie schon geschildert, die Piunpleistung erheblich herabzusetzen und ihre notwendige Wirkungsdauer stark zu be schränken.
Liegt die undurchlässige Erdschicht in einer Tiefe; die zu gross ist, um sie noch witt= schaftlich mit einer Dicht.mgsschürze,#'äus thixotroper Flüssigkeit zu erreichen@x@nd v er- bietet sich die Anordnung einer horizontal an geordneten Dichtungsschürze oder von sich kreuzenden Dichtungsschürzen, so können auch kürzere Schürzen bereits einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil bedeuten.' Auch bei Anwendung von kürzeren Sehürzen wird näm lich, wie Fig.4 erkennen lässt, der Wasser andrang gegen das, Grundwerk bzw.
gegen die Baugrube zu stark verringert.. In Fig.4 ist dargestellt, wie die Dichtungsschürzen 10 seit lich eines Grundbauwerkes in einiger Entfer nung über der undurchlässigen Erdschicht 11 enden. Die_ Stromlinien 12 des Grundwassers, das bei Entnahme von Wasser aus dem von.
den Dichtungsschürzen eingeschlossenen Raum gezwungen wird, unter dem Fuss der Dich tungsschürzen entlang zu strömen, rücken hierdurfh stark zusammen, was zu einer Ver grösserung \ -der Strömungsgeschwindigkeit führt. Überschreitet diese Geschwindigkeit aber den durch die Reynoldsche Ziffer ge gebenen Grenzwert, sä wird die @Vasserbe-#ve- gung turbulent, die Reibung steigt erheblich und der Wasserandrang fällt stark ab. Somit.
ist auch bei'dieser umvollkommenen Dichtungs schürze eine erhebliche Verringerung der not wendigen Pumpenleistung, die dann allerdings während der ganzen Bauzeit fortzusetzen ist, gegeben.
Ist es erwünscht, nach Fertigstellung der Bauarbeiten -das CTrtmdwasser wieder anstei gen zu lassen, so\ii#uss die -hergestellte Dich tungsschürze zerstört werden. Dies -kann ein mal durch diemische Mittel geschehen, indem der thixotropen Flüssigkeit. Wasserglas zuge setzt wird, was eine Ausfloekung bewirkt und die dichtende Wirkung aufhebt.
Die Zerstö rung der Schürze kann aber auch durch me- ehanische Massnahmen geschehen, indem man an einigen Stelen die Schürze durch eine quer zu ihrer Längsfiehtung verlaufende Ram- mung verletzt.
Schliesslich kann die Zerstö rung noch dadurch erreicht werden, dass die thixotrope Flüssigkeit, die die Diehtungs- #echürze darstellt., durch eine tiefliegende Pumpe hochgefördert wird, wodurch der Spalt mangels hydrostatischen Gegendruckes in sich zusammenfällt. Fig. 5 veranschaulicht schliesslich noch die Anordnung einer Dichtungsschürze 18 in Längsrichtung eines Deiches oder Dammes.
Diese Schürze verläuft von der Dammkrone senkrecht nach unten und wird bis zu einer den Wasserdurchtritt durch den Deich oder Damm auf ein zulässiges Mass verringernden. Tiefe niedergebracht. Die so angeordnete thixo- t.rope Flüssigkeitsschürze verhindert wirksam den unerwünschten Durchtritt von Flüssigkeit durch den Damm oder Deich.
Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig.1 als auch bei den Ausführungsformen nach den Fig.2 bis 5 kann das Verfahren dadurch ergänzt werden, dass die Dichtungs schürzen, wenn sie auch bei den Ausführungs formen nach den Fig. 2 bis 5 in Zukunft er halten bleiben sollen, zur Sicherung gegen etwaige Zerstörungen in weiterer Zukunft ver festigt werden.
Zu diesem Zweck können, wenn die verwendete thixotrope Flüssigkeit Natrium- bentonit enthält, in die fertiggestellten Schür zen Alumini-Lunelektroden eingesetzt werden, an die Gleichstrom angeschlossen wird. Nach Aufnahme einer gewissen Strommenge ver festigt sich das Material zu einem steinfesten Körper, der seine dichtenden Eigenschaften voll beibehält..
Dieses Verfahren ist nicht -Lun- kehrbar, d. h. ein einmal verfestigter Körper bleibt auch unter erheblichen chemischen An griffen vollkommen erhalten. Die elektro chemische Verfestigung ist zwar an sich be kannt, aber bisher nur für die Verfestigung von Tonböden.
In ihrer Anwendung zur Ver- festigtmg von thixotroper Flüssigkeit ist sie aber neu -Lind bietet bei der Herstellung von wasserabhaatenden Dichtungsschürzen aus thixotroper Flüssigkeit den Vorteil, dass diese Schürzen auf die Dauer unzerstörbar gemacht werden können.
Durch chemische Zusätze oder auch auf mechanische Weise kann weiterhin die Quell- fähigkeit der thixotropen Flüssigkeit während der elektrochemischen Verfestigung gesteigert werden. Das Material erfährt auf diese Weise während der Verfestigung eine Vol-Lunensver- grösserung, die den Erdwiderstand wachruft, also zu einer vollen Einspannung der ver festigten Schürze im Boden führt.
Der gleiche Zweck lässt sich auch erreichen, wenn bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 5 die zu Dichtungszwecken in den Baugrund eingebrachte thixotrope Flüssigkeit unter Verwendung von Zement und einer geeigneten Bewehrung während oder nach ihrem Einbringen zu einem wasserdichten und tragfähigen Grundbauteil. veredelt wird.
Diese Veredelung kann in der Weise ge schehen, dass der eingebrachten thixotropen Flüssigkeit ein. Zusatz an Zement beigegeben wird, der erst eine Erhärtung der Flüssigkeit bewirkt., nachdem eine geeignete Bewehrung in die mit dem ZementzlLsatz versehene thixo- trope Flüssigkeit eingesetzt ist.
Bei Schürzen mit- ausreichendem Quer schnitt kann der Zement der in den Boden bereits eingebrachten thixotropen Flüssigkeit beigegeben werden, bevor oder nachdem die Bewehrung eingebracht ist, wobei durch ge eignetes Rühren oder Umwälzen der Flüssig keit für die innige Mischung des Zementes mit der eingebrachten Flüssigkeit Sorge ge tragen wird.
Bei Schürzen, deren Querschnitt eine satte Mischteig nicht. mehr gewährleistet, wird die thixotrope Flüssigkeit vor ihrem Einbringen in den Baugrind bei ihrer Bereitung mit einem ausreichenden Zementzusatz versehen. Der Bentonitgehalt der thixotropen Flüssig keit mit Zementzusatz verzögert das Abbinden erheblich, so dass ausreichend Zeit zur Ver- fügLng steht, die Bewehrung in die einge brachte Flüssigkeit zu versenken.
Der angestrebte Erfindtumgszweck wird auch dann erreicht, wenn die eingebrachte thixotrope Flüssigkeit nach Einsetzen einer geeigneten Bewehrung durch Beton verdrängt wird. Sofern der auf diese Weise hergestellte Grundbauteil wasserdicht sein soll, wird dem Beton bei seiner Bereitung ein Zusatz von Bentonit beigegeben, der die- Festigkeit das Betons nicht wesentlich herabsetzt, seine Was- serdurchlässigkeit jedoch erheblich verringert.
Dieser Vorschlag hast den wirtschaftlichen Nutzen,. dass das Grundbauteil aus einem ent- sprechend gekörnten Beton bestehen kann, also weniger Zement: erfordert. und höhere Festigkeiten erreicht als das zuerst genannte Verfahren, Die Festigkeiten von Bentonit- zementmischungen steigen zunächst. mit. wach sendem Bentonitgehalt etwas an, nehmen von einem Gehalt von etwa 5 /o schwach ab und fallen von etwa<B>500/a</B> aufwärts stark.
Auf Grund dieser Versuchergebnisse kann ein Beton durch schwachen, also etwa 5%, Ben- tonitzusatz zu grösstmöglicher Festigkeit ge bracht werden Lind ausserdem eine ausrei chende Dichtung erhalten. Das Einbringen des Betons bzw. das Verdrängen der eingebrach ten Flüssigkeit geschieht in der Weise, dass Rohre bis auf die Sohle des mit.
Flüssigkeit erfüllten Raumes niedergebracht werden und durch diese Rohre Beton eingepref wird. Die Flüssigkeit tritt am obern Rand aiis und kann gefasst und wiedergewome werden. Der Zementzusatz zu thixotröpen Flüssigkeiten soll mindestens den Betrag ihres Bentonit- gehaltes erreichen, um im Endstadium eine ausreichende Festigkeit zu ergeben.-" Die geschilderten Verfahren können z. B.
ebenfalls verwendet werden, uni eine nach der Erfindung aus thixotroper Flüssigkeit Herge stellte Schürze in eine Ortsspundwand zu ver wandeln.
Method for producing a seal which has the purpose of shielding a room against the ingress of water from the adjacent soil. laus is since. It has long been known to pour cohesive soil aria, especially fatty clays, for example on the outer walls of a building, in order to use the low permeability of this material to seal off the groundwater.
But it is also known to use the finest clays, even thixotropic bentonite suspensions, for local sealing against groundwater in such a way that this mate rial is pressed into the porous soil through boreholes. The latter method is mainly used to seal the subsoil of dams against undercutting.
While the first-described method has a small area of application, because clay can generally only be placed on the side walls and not under the sole, without giving rise to unpleasant settlements in the building, the area of application of the second-mentioned method is limited by the radius of spread from the boreholes in the lowlands. Even with sandy soils, this radius becomes so small that the cost-effectiveness of the process and the reliability of the desired seal are called into question.
The aim of the present invention is to create an economical and, in all cases, reliable process. Above all, it uses knowledge; that such fluids do not penetrate into the pores of the soil and, through their fluid pressure or fluid resistance, prevent the collapse of vertical, self-overhanging, unobstructed earth walls.
The method according to the present invention is. characterized in that aprons made of thixotropic liquid are introduced into joints of a surface design corresponding to the course of the aprons to be produced. in which the liquid exerts a pressure that counteracts the pressure of the adjacent soil.
The joints in which the thixotropic liquid is introduced can be joints that are unavoidable when creating any basic structure made of concrete or masonry between the outer surfaces of the concrete structure and the surrounding soil, i.e. between two different materials arise and are always present after the construction of the basic structure.
The joints for introducing the thixotropic liquid can, however, also be formed in the form of adjoining earth slits in such a way that adjoining slits are created in the subsoil with the help of propulsion bodies that leave a free space as they penetrate into the subsoil, which are filled with thixotropic liquid at the same time as they are formed.
To explain the invention in more detail, it is described in detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. They show: Fig.l an embodiment of the method according to the invention, in which the thixotropic liquid is introduced into the joints between the outer surfaces of an existing foundation structure and the surrounding soil to form adjacent sealing aprons,
in vertical section, FIG. 2 an embodiment of the method according to the invention in vertical section, in which, for the production of sealing aprons surrounding an earthen body, earth slots connected to one another are formed with the help of propulsion bodies and filled with thixotropic liquid, FIG. 3 an embodiment of the method also shown in vertical section,
in the decorative production of aprons completely enclosing a construction pit from thixotropic liquid, also with the help of propellants, earth slots are made and filled with thixotropic liquid,
4 shows a further embodiment of the formation of sealing aprons with the help of earth slits produced by propulsion bodies, in which the sealing aprons only serve to reduce the amount of water flowing into an excavation, in vertical section, FIG. 5 another embodiment of this method,
in which sealing aprons adjoining each other in a line are formed to seal a dike or embankment with the help of earth slots made by propulsion bodies, also in vertical section,
FIG. 6 shows a propulsion body intended for the production of a perpendicular Erdsehlitzes, which is designed as a ram body. is, in vertical section and FIG. 7 also in vertical section c a propulsion body for the production of earth slots, which is lowered by sucking off the soil within a cutting edge.
Fig.1 represents. represents a basic structure erected in the subsoil without external sealing, in which between the outer surface of the sole resting on the subsoil and between the outer surfaces of the side walls and the surrounding soil, which can be soil in the area of the side walls, there is one separating the two materials , natural joint is present.
In the case of a foundation structure of this type, the task is to subsequently create an external seal to prevent water that is present in the subsoil from getting into the masonry or concrete of the side walls and the base as well as into the interior of the foundation structure,
so is from the inside of the structure through channels 1 produced in any way thixotropic liquid is pressed under pressure into the joints. The liquid is distributed in small joints and, due to its colloidal nature, forms a cohesive skin on the surfaces in contact with the building and the soil, which prevents the liquid from penetrating the mactering.
in which the joints are expanded to the desired thickness of the aprons according to the pressure of the liquid under the image ring of adjoining aprons made of thixotropic liquid.
The aprons produced in this way are extremely resistant and reliably seal the structure against any ingress of water and moisture in the subsurface. Since .die thixotropic liquid is also resistant to aggressive groundwater, not only basements and other low-lying areas of a building can be kept dry in an economical way even at high water pressure, but it can also, which is also of essential importance, the Access of aggressive groundwater to your concrete or masonry of the basic structure is prevented and thus.
the known destructive effect of such water can be avoided.
The joints, into which the thixotropic liquid is introduced to form water-permeable aprons according to the invention, can, however, also be artificially created in the form of earth slots, which is extraordinarily expanded by the field of application of the invention.
In this way, it is possible, above all, to prevent the access of water to those places in the subsoil where construction pits have to be made for the construction of structures of any kind.
In Figs. 2 to 4 some structures are shown schematically.
According to Fig. 2, a body of earth, within which a structure is to be erected, is provided with a longitudinal section approximately U-shaped verlau Fenden sheath made of thixotropic liquid, the pit of the construction to be made on all sides. has sufficient distance. This' U-shaped apron can be supplemented on the front sides by vertical aprons made of thixotropic liquid, so that in the subsoil a casing surrounding the later excavation pit at a distance is formed on all sides. becomes.
The apparent from Fig. 2, in longitudinal section. U-shaped apron made of thixotropic liquid and also the vertical apron (not shown) on the end faces can be produced with suitable soil (fine to medium sand, possibly also coarse sand), for example with the aid of the propulsion body shown in FIG.
This drive body consists of a downwardly open U-iron 7, into which pipes 8 and 9 open from above, and the legs of which are designed like blades. The driving body is brought down and driven by the fact that the earth material is in the.
Inside the Ü-iron 7 through the pipes 8, 9 by suction and at greater depths according to the principle of the so-called Mammnt- pump is conveyed upwards and at the same time thixotropic liquid is poured into the slot in the subsurface, the hydrostatic pressure of which is the supplies the necessary propulsive force. The advancement of the iron 7 can also be facilitated by supplying flushing liquid through one of the tubes 8, 9.
To produce the U-shaped Erdschlitzes shown in Fig. 2, the U @ iron 7, if the required depth of the side legs 13 of the apron to be produced it is enough,
be steered inwardly by more intensive flushing of one of its cutting edge-like legs and then moved further in the horizontal direction to form the horizontal apron part.
Here too, the hydrostatic overpressure of the thixotropic liquid on the back of the IU iron 7 provides the necessary propulsive force. As can be seen from FIG. 2, the advance for the horizontal skirt part 14 can also take place from both sides towards the center.
The horizontal part of the apron is to be carried out so deeply under the base of the later excavation pit that the overpressure of the thixotropic liquid is counteracted by sufficient soil weight. If necessary, the thixotropic liquid can also be pressed into the earth slot under pressure after the propulsion body;
this can be done by means of a pipe line 16, which d'arch a rubber denser 15 'at the upper end of the vertical skirt part 13 is carried out.
The aprons required in the embodiment of the method according to FIG. 2 on the end faces of the earth body to be produced can, since they can be arranged in planes, also be produced according to FIG. 6 with the aid of propulsion bodies designed as ram bodies.
This ram body is formed from a triangular cross-section cutting edge 2, which is attached to the lower end of thick-walled tubes 3. Thixotropic liquid is fed from above when ramming through the pipes 3 and through channels 5 to the annular gap 6 between the soil and the thick-walled pipe 3 forming above the ram body.
The necessary driving energy is low even with large driving depths, because only the triangular driving body resistances occur, but the entire height of the gap remains frictionless in contrast to the driving of sheet pile walls or piles.
In addition, the driving energy is low because the cross-section of the driving body only needs to be a few cm wide. A thixotropic liquid is used to make it easier to pull the device. pressed through the channels 4. In the case of large driving depths, the cutting edge 2 can also remain in the ground, and: only the pipes 3 need to be pulled.
The thixotropic liquid skirt surrounding the main structure is generally produced in such a way that a ram body (possibly also several ram bodies), which expediently has a cross-section length of about 1 to 2 inches, after one of the lengths has been produced from. 1 to 2 m of the corresponding section is pulled again and then rammed in again close to the apron that has already been made, etc.
Any deviations from the straight target line do not play a role for the liquid apron if care is taken to ensure a tight connection of the apron only by overlapping the individual ramming lengths. Should z. B.
There are concerns about the tightness of the apron due to pile-driving obstacles after completion of the apron, so it is easily possible and also economically justifiable because of the low required ramming energy and the low material costs to either place a complete second apron or at least unsatisfactory one Place by bringing down a second piece of the sealing apron to secure.
You can also create the required gap around the structure to absorb the thixotropic liquid from your created gap with small earth milling cutters, backhoe excavators or the like, or do the excavation around the building.
With such ram bodies, the earth slots required to form the sealing aprons according to FIGS. 3, 4 and 5 can also be produced. Fig. 3 shows an embodiment of the method in which such ramming bodies are sunk in a slope facing the future excavation pit, so that flat, inclined aprons 17 are created, which are approximately in the vertical longitudinal center plane of the building:
Combine or cross the pit and are connected to the front ends of the pit to also inclined sealing aprons or to vertical sealing aprons. There is no need to pay attention to an exact cutting line in the longitudinal axis of the excavation. because in any case a tight seal can be achieved by overlooking the lower ends of the apron.
The flat inclined aprons 17 can also be produced using flushing devices according to FIG. 7, - </U> - #. The embodiments of the method shown in Fig. 2 and 3 @xr are essential for the maintenance of groundwater in construction pits:
If the space inside the aprons is pumped out, the excavation pit can be drained in a very simple manner, since the sealing aprons stick away from the further inflow of groundwater and the water in the pores of the soil can only be pumped out once. The advantage of this method over the known lowering of the groundwater level is obvious.
There, the groundwater level will be lowered with numerous deep well pumps during the entire construction period. which in the case of highly permeable soils (sand and gravel) affects distances of several kilometers and of course requires very high pumping capacities. In contrast, the new process offers the advantage of
to restrict the sinking area, even with soils that are very permeable, to the pure building pane and thus, as already described, to considerably reduce the pin output and to severely limit its necessary duration of action.
Is the impermeable layer of earth in a depth; which is too big to be achieved economically with a sealing skirt, # 'without thixotropic liquid @ x @ nd if a horizontally arranged sealing skirt or intersecting sealing skirting is possible, shorter ones can also be used Aprons already mean a considerable economic advantage. ' Even with the use of shorter aprons, as shown in Fig. 4, the water rushes against the base structure or
against the construction pit too much. In Figure 4 it is shown how the sealing aprons 10 end Lich a base structure in some distance above the impermeable layer of soil 11. Die_ streamlines 12 of the groundwater, which when water is withdrawn from the by.
The space enclosed by the sealing aprons is forced to flow under the foot of the sealing aprons, they move together strongly here, which leads to an increase in the flow velocity. However, if this speed exceeds the limit value given by Reynold's number, the water movement becomes turbulent, the friction increases considerably and the flow of water drops sharply. Consequently.
Even with this incomplete sealing skirt, there is a considerable reduction in the necessary pump output, which then has to be continued throughout the construction period.
If it is desired, after completion of the construction work, to let the thermal water rise again, the sealing apron produced will be destroyed. This can be done by chemical means by adding the thixotropic liquid. Water glass is added, which causes flooding and neutralizes the sealing effect.
The apron can also be destroyed by mechanical measures, in that the apron is injured on some steles by a ramming running across its length.
Finally, the destruction can also be achieved in that the thixotropic liquid, which represents the protective apron, is conveyed upwards by a low-lying pump, whereby the gap collapses due to the lack of hydrostatic counter pressure. Finally, FIG. 5 also illustrates the arrangement of a sealing skirt 18 in the longitudinal direction of a dike or dam.
This apron runs vertically down from the dam crest and will reduce the water passage through the dike or dam to a permissible level. Sunk deep. The thixot.rope liquid curtain arranged in this way effectively prevents the undesired passage of liquid through the dam or dike.
Both in the embodiment according to FIG. 1 and in the embodiments according to FIGS. 2 to 5, the method can be supplemented by the fact that the gasket aprons if they also shape the execution according to FIGS. 2 to 5 in the future should remain, to secure against possible destruction in the future are solidified.
For this purpose, if the thixotropic liquid used contains sodium bentonite, aluminum electrodes can be inserted into the finished aprons, to which direct current is connected. After absorbing a certain amount of electricity, the material solidifies into a stone-solid body that fully retains its sealing properties.
This procedure is not reversible; H. Once solidified, a body remains completely intact even under considerable chemical attack. The electrochemical consolidation is known per se, but so far only for the consolidation of clay soils.
In its use for solidifying thixotropic liquids, however, Lind offers the advantage of making water-repellent sealing aprons from thixotropic liquid that these aprons can be made indestructible in the long run.
The swellability of the thixotropic liquid during the electrochemical solidification can also be increased by chemical additives or by mechanical means. In this way, the material experiences a vol-Lunens enlargement during consolidation, which arouses the earth's resistance, ie leads to full tensioning of the consolidated apron in the ground.
The same purpose can also be achieved if, in the embodiments according to FIGS. 2 to 5, the thixotropic liquid introduced into the subsoil for sealing purposes using cement and suitable reinforcement during or after its introduction to form a watertight and load-bearing base component. is refined.
This refinement can happen in such a way that the introduced thixotropic liquid is a. Addition of cement is added, which only causes the liquid to harden after a suitable reinforcement has been inserted into the thixotropic liquid provided with the cement compound.
In the case of aprons with a sufficient cross-section, the cement can be added to the thixotropic liquid that has already been introduced into the ground before or after the reinforcement has been installed, whereby appropriate stirring or circulation of the liquid ensures that the cement is intimately mixed with the liquid will be carried.
For aprons whose cross-section does not have a full mixed batter. more guaranteed, the thixotropic liquid is provided with a sufficient amount of cement before it is introduced into the building site during its preparation. The bentonite content of the thixotropic liquid with the addition of cement delays setting considerably, so that there is enough time to sink the reinforcement into the liquid.
The aim of the invention is also achieved when the introduced thixotropic liquid is displaced by concrete after a suitable reinforcement has been inserted. If the basic component produced in this way is to be watertight, an addition of bentonite is added to the concrete when it is being prepared, which does not significantly reduce the strength of the concrete, but considerably reduces its water permeability.
This proposal has the economic benefits. that the basic component can consist of a correspondingly grained concrete, so less cement: requires. and achieved higher strengths than the first-mentioned process. The strengths of bentonite cement mixes initially increase. With. As the bentonite content increases, it decreases slightly from a content of around 5 / o and falls sharply from around <B> 500 / a </B> upwards.
On the basis of these test results, a concrete can be made to be as strong as possible by adding weak, i.e. about 5%, betonite, and it can also obtain an adequate seal. The introduction of the concrete or the displacement of the introduced liquid is done in such a way that pipes down to the bottom of the with.
Liquid-filled space are brought down and concrete is checked in through these pipes. The liquid emerges at the upper edge and can be grasped and retrieved. The addition of cement to thixotropic liquids should at least reach the amount of their bentonite content in order to produce sufficient strength in the final stage.
can also be used to convert an apron made of thixotropic liquid according to the invention into a local sheet pile wall.