CZ20004697A3 - Způsob kontroly průměru sloupců, vytvořených v zemině injektováním pod tlakem - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kontroly průměru sloupců, vytvořených technikou injektování pod tlakem, obvykle nazývanou anglosaským termínem jet grouting.

Dosavadní stav techniky

Výše uvedená technika spočívá v tom, že se v zemině vyvrtá svislý vrt v podstatě válcového tvaru, a to pomocí nástroje, který vyvíjí jeden nebo více paprsků kapaliny pod tlakem, dovolujících přemísťovat zeminu, přičemž takto vytvořený vrt se vyplňuje samotvrdnoucí suspenzí (coulis) nebo analogickým materiálem, čímž se získá sloupec odlitý do vrtu. Tato technika je popsána zejména ve francouzském patentovém spisu č.2 700 128.

Rozumí se, že při provádění této vrtací technologie pro souvislé hloubky se skutečný průměr vrtání může významně lišit podle nepravidelností podloží, které se vyskytnou a zejména podle povahy tohoto podloží. Vyplývá z toho, že takto získaný sloupec může vykazovat relativně značné rozdíly průměru podle uvažované hloubky. Tento problém je tím výraznější, když má sloupec velkou hloubku, která může dosáhnout 15 metrů.

V určitých případech se vytváří sled přilehlých sloupců pro vytváření souvislé podzemní stěny. Je zřejmé, že pro tento typ použití je obzvláště důležité mít možnost kon9· « 9 • » • 9

9* ·

···· · • · ·»· • 99* «9 99 • 9 9 · • 9 9 9

9 9 9 ·

9 9 · ··

-2trolovat průměr každého sloupce pro různé hloubky, aby bylo možné zajistit souvislost takto vytvořené stěny po celé její výšce.

V současné době neexistuje žádný způsob pro kontrolu průměru sloupců, vytvářených proudem samotvrdnoucí suspenze, po jejich vytvoření. Používaná technika spočívá v tom, že se vytvoří zkušební sloupec, kolem jehož horní části se odtěží zemina, pro vizuální kontrolu jeho průměru. Je zřejmé, že tato technika je těžkopádná a nedá se jí zkontrolovat průměr sloupce v jeho nejhlubší části.

Kromě toho jsou známé způsoby provádění elektrických měření za účelem určování povahy zeminy v určité hloubce. Tímto způsobem se instaluje ve vrtu sonda, obsahující sled elektrod rozmístěných s pravidelnými odstupy, které slouží jednak jako elektrody pro měření potenciálního rozdílu a jednak jako injekční elektrody pro zavádění proudu do zeminy.

Injekční elektrody proudu vytvářejí siločáry elektrického pole ve válcovém prostoru, který obklopuje vrt, a měření potenciálních rozdílů, prováděná pro různé hloubky ve vrtu, dovolují určovat vlastnosti zeminy měřením fyzikální veličiny, reprezentativní pro povahu této zeminy. Tato fyzikální veličina je tvořena měrným odporem zeminy, jehož určování dovoluje ohodnotit povahu zeminy. Taková technika je podrobněji popisována v evropském patentovém spisu 581 686 stejného přihlašovatele.

Vynález si klade za úkol vytvořit způsob kontroly • 00 00 00

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

000 0000 00 00

000 0 • ·

0000 >

průměru sloupců vytvořených v zemině technikou jet grouting, která by nebyla destruktivního typu a která by současně dovolovala provádět tuto kontrolu na celé hloubce vytvořeného sloupce.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo podle vynálezu způsobem kontroly průměru sloupců, vytvořených technikou injektování pod tlakem, který se vyznačuje tím, že se, připraví měřicí sestava, tvořená trubicovítým prvkem, jehož délka je v podstatě rovná délce sloupce, přičemž trubicovitý prvek je opatřený více emisními elektrodami pro vytváření elektrického pole a více měřicími elektrodami pro měření potenciálních rozdílů, vytvářených uvedeným elektrickým polem, připojenými jednak ke zdroji elektrické energie a jednak k prostředkům pro měření potenciálního rozdílu, v zemině se vytvoří referenční vrt v blízkosti místa, kde se vytvářejí sloupce, a do vrtu se uloží uvedená měřicí sestava pro provádění měření napětí reprezentativních pro fyzikální vlastností zeminy pro různé hloubky referenčního vrtu, čímž se získá série referenčních měření pro uvedené hloubky, ve zkoušeném sloupci se vyvrtá axiální vrt, jehož průměr je značně menší, než je průměr sloupce, a měřicí sestava se zavede do vytvořeného vrtu a provedou se měření napětí odpovídající různým hloubkám, čímž se získají skutečné hodnoty napětí, reprezentativních pro fyzikální parametr, mající vztah k uvedenému sloupci a k okolní zemině pro různé hloubky, a uvedená měření se zpracují s pomocí výše uvedených referenčních měření, čímž se získají informace reprezentativní pro průměr výše uvedeného sloupce pro výše uvedené různé hloubky.

Rozumí se, že se podle tohoto způsobu vytvoří nejprve referenční vrt, ležící v blízkosti místa, kde se mají vytvářet sloupce. V tomto vrtu se provedou elektrická měření pro získání referenčních fyzikálních veličin, odpovídajících různým hloubkám vytvářeného vrtu. Tato hloubka samozřejmě odpovídá hloubce vytvářených vrtů.

Ve druhé fázi se po vytvoření sloupce technikou jet grouting vytvoří axiální vrt ve zhotoveném sloupci, a pomocí stejného měřicího přístroje se provedou v různých hloubkách vrtu a tedy sloupce měření. Uskutečněná měření tak dovolují získat pro každou hloubku fyzikální parametr, který je spojený jednak s průměrem sloupce v této hloubce a jednak s okolní částí půdy, ovlivňovanou vytvořeným elektrickým polem. Při zpracovávání těchto měření pro každou hloubku pomocí výsledků, získaných při referenčních měřeních v referenčním vrtu, je možné odvozovat hodnoty odpovídající jednomu sloupci a tedy průměru tohoto sloupce nebo alespoň relativní veličinu, reprezentativní pro výchylky jeho průměru.

Podle prvního provedení se při vytváření axiálního vrtu v uvedeném sloupci měří pro různé hloubky eventuelní naklonění vrtu vzhledem ke svislici, čímž se získá série mě• · • · • ·

-5ření naklonění a informace reprezentativní pro průměr sloupce se korigují pomocí uvedených měření naklonění.

V tomto zdokonaleném provedení se rozumí, že se bere zřetel na možné naklonění vrtu ve sloupci před osazením měřicího zařízení. Určení naklonění pro různé hloubky dovoluje tato měření korigovat a korigovat tedy měření průměru.

Podle prvního provedení se axiální vrt vytváří, dokud materiál, sloužící k vytvoření sloupce, ještě neztuhl.

Podle druhého provedení se axiální vrt vytváří, když materiál sloužící k vytvoření sloupce alespoň částečně ztuhl.

S výhodou je fyzikální veličina měrný odpor zeminy nebo materiálu, tvořícího sloupec, a pro zpracovávání uvedených skutečných měření pomocí referenčních měření se použije specifický software pro trojrozměrnou interpretaci měření měrného odporu, získaných při referenčních měřeních a měřeních měrného odporu, týkajících se geometrie vytvořeného sloupce a okolní zeminy.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení, neomezujících vynález, s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.la až ld různé fáze měření průměru sloupců, obr.2 schéma prvního provedení způsobu podle vynálezu, a obr.3 druhé provedení způsobu podle vynálezu.

• · • ·

-6Příklady provedení vynálezu

S odvoláním na obr.la až ld bude nyní vysvětlen způsob měření průměru sloupců, vytvořených paprskem samotvrdnoucí suspenze v různých bodech výšky sloupce. V první fázi, znázorněné na obr.la se vyvrtává v zemině válcový vrt 12., jehož hloubka L je rovná hloubce sloupců, které se mají vytvářet. Do vrtu 12 se zavede elektrická měřicí sestava 14, tvořená trubicovou sestavou 16, uvnitř které je možné osadit sestavu sond 18, tvořených každá v podstatě elektrodami, připojenými každá k elektrickým vodičům 22. Elektrické vodiče 22 jsou připojené k elektrickým zařízením 24., obsahujícím v podstatě generátory proudu a zařízení pro měření potenciálního rozdílu. Jak je podrobněji popsáno v evropském patentovém spisu č.581 686, který je třeba považovat za tvořící nedílnou část této patentové přihlášky, jsou určité z elektrod injekční elektrody proudu, dovolující vytvářet siločáry elektrického pole vymezující elektrický válec 26 v zemině, který je funkcí polohy injekčních elektrod.

Další elektrody jsou měřicí elektrody pro měření potenciálního rozdílu, které dovolují měřit rozdíl potenciálu mezi dvěma rozdílnými body vrtu, přičemž tento rozdíl potenciálů závisí současně na vytvořeném elektrickém poli a na měrném odporu prostředí, v němž se vytváří elektrické pole. Je zřejmé, že když se postupně za sebou napájí dvojice injekčních elektrod a provádějí se měření potenciálního rozdílu v různých úrovních, je možné vytvořit mapu měrného odporu zeminy pro různé hloubky ve vrtu 12. V konkrétním příkladě se určují tři odlišné terénní vrstvy I, II, III, odpovídající měrným odporům ^01, γθ2 a γθ3, přičemž tato měření měrného odporu, přiřazená k hloubkám odpovídajícím těm• · • · • · ·

-7to jednotlivým vrstvám jsou ukládány do paměti 30.

V následující fázi se v půdě se v zemině 10 vytvoří technikou jet grouting první sloupec 32 s rozhraním 34 vůči zemině 10.. Pro každou hloubku x se rozumí, že samotvrdnoucí suspenze tvořící sloupec 32 má průměr proměnlivý podle povahy zeminy.

V následující fázi, znázorněné na obr.lc, se vytvoří ve sloupci 32 axiální vývrt 36.. Buď je tento vrt vytvořen ve stavu, kdy samotvrdnoucí suspenze ještě neztuhla, přičemž v tomto případě sestává vývrt 36 z axiální oblasti, v níž má samotvrdnoucí suspenze zmenšenou mechanickou pevnost, anebo se vrt 36 vytváří po alespoň částečném ztuhnutí samotvrdnoucí suspenze a vytváří tak axiální vybrání.

V následující fázi, znázorněné na obr.Id, se ukládá do axiálního vývrtu 36 měřicí nástroj 14., který již byl definován výše a který je tvořen v podstatě jeho trubicovitým prvkem 16 a jeho elektrodami 18, které jsou injekčními elektrodami proudu nebo měřicími elektrodami potenciálního rozdílu. Při postupném napájení injekčních elektrod a při provádění po sobě následujících měření na měřicích elektrodách se získá měření odporu pro různé hloubky sloupce, kde byla tato měření provedena. Každé měření měrného odporu ^'0 závisí na průměru sloupce, t.j. na množství samotvrdnoucí suspenze, jíž se týká měření potenciálního rozdílu, a měrném odporu okolní zeminy. Rozumí se, že při zpracovávání těchto různých měření měrného odporu x v závislosti na hloubce váděném v uvažovaném příkladě provedení ve výpočetních obvo-8dech 24, je možné z nich odvodit užitečné měrné odpory, odpovídající samotné samotvrdnoucí suspenzi, tvořící sloupec 32, v závislosti na hloubce x.

Toto měření měrného odporu je reprezentativní pro průměr sloupce v uvažované hloubce. Toto zpracovávání měření měrného odporu, získaných v referenčním vrtu, a měření měrného odporu, získaných pro různé hloubky ve sloupci, je prováděno použitím specifického softwaru pro interpretaci naměřených měrných odporů. Tento software využívá zákonů šíření elektrického proudu v zemině (referenční) a v zemině a ve sloupci (provedená měření) ve třech rozměrech při uvažování parametrů týkajících se zeminy a materiálu tvořícího sloupec (vrstvy zeminy, tlouštky těchto vrstev, měrné odpory vrstev a materiálu sloupce....). Ve výše uvedeném patentovém spisu je vysvětlen princip tohoto zpracování, aplikovaný na zeminu.

Ve zdokonaleném provedení pokud jde o vytváření axiálního vrtu 36 se provede navíc měření eventuelního naklonění vrtu. Pro tento účel je například vrtací nástroj opatřen sklonoměrem. Kdy je hloubka L sloupce značná, je obtížné zajistit, aby axiální vrt 36 byl skutečně svislý. Rozumí se, že korigováním hodnot měrného odporu, určených výše, pomocí koeficientu spojeného s eventuelním nakloněním vrtu je možné získat s větší přesností průměr sloupce 32 pro různé hloubky x. Měřicí sestava může náležet do dvou různých typů, znázorněných na odpovídajícím obr.2 a 3.

V případě z obr.2 je trubicovitý prvek měřicí sestavy tvořen perforovanými trubkami 40 z plastu, které jsou vzá• · • · • · • ·

-9jemně spojené pro vytvoření trubicovitého prvku vhodné délky. V trubicovitém prvku je možné osadit sondy 18 s elektrickými vodiči 22. Dolní trubice 40a je uzavřena zátkou 42. Pro usnadnění osazování trubicovitého prvku do axiálního vrtu a pro zabránění tomu, aby perforacemi vnikly dovnitř trubicovitého prvku částice, je možné uložit okolo trubic 40. plást z geotextilie. Sondy mohou být vloženy do trubic 40 před vložením sestavy do axiálního vrtu ve sloupci.

Sondy 18 mohou být rovněž osazovány do trubic 40 po tom, co byly uloženy do axiálního vrtu. Rozumí se, že, do perforovaného trubicovitého prvku musí být zavedena elektrovodivá kapalina, aby se zajistila elektrická kontinuita mezi sondami 18 a materiálem tvořícím sloupec 32.

V případě obr.3 je trubicovítý prvek měřicí soustavy tvořen izolačními trubicemi 50 . spojenými mezi sebou vodivými objímkami 52, které tvoří elektrody. Soustava elektrických vodičů 54 připojuje různé vodivé objímky 52 k elektrickým instalacím uloženým na povrchu. Dolní trubice 50a je opatřena zátkou 56.

Takové měřicí zařízení je podrobněji popsáno v evropské patentové přihlášce EP 863 412 stejného přihlašovatele.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob kontroly průměru sloupců, vytvořených technikou injektování pod tlakem, vyznačený tím, že obsahuje pochody, při kterých se připraví měřicí sestava, tvořená trubicovítým prvkem, jehož délka je v podstatě rovná délce sloupce, přičemž trubicovitý prvek je opatřený více emisními elektrodami pro vytváření elektrického pole a více měřicími elektrodami pro měření potenciálních rozdílů, vytvářených uvedeným elektrickým polem, připojenými jednak ke zdroji elektrické energie a jednak k prostředkům pro měření potenciálního rozdílu, v zemině se vytvoří referenční vrt v blízkosti místa, kde se vytvářejí sloupce, a do vrtu se uloží uvedená měřicí sestava pro provádění měření napětí reprezentativních pro fyzikální vlastností zeminy pro různé hloubky referenčního vrtu, čímž se získá série referenčních měření pro uvedené hloubky, ve zkoušeném sloupci se vyvrtá axiální vrt, jehož průměr je značně menší, než je průměr sloupce, a měřicí sestava se zavede do vytvořeného vrtu a provedou se měření napětí odpovídající různým hloubkám, čímž se získají skutečné hodnoty napětí, reprezentativních pro fyzikální parametr, mající vztah k uvedenému sloupci a k okolní zemině pro různé hloubky, a uvedená měření se zpracují s pomocí výše uvedených referenčních měření, čímž se získají informace reprezentativní • ·· 99 ··

   99 9 9 9 9 · · • 9 9 9 9 9

   9 »9 9 9 9 9

   9 9 9 9 9 9

   999 9999 99 99

   -11pro průměr výše uvedeného sloupce pro výše uvedené různé hloubky.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že se při vytváření axiálního vrtu v uvedeném sloupci měří pro různé hloubky eventuelní naklonění vrtu vzhledem ke svislici, čímž se získá série měření naklonění a informace reprezentativní pro průměr sloupce pro různé hloubky se korigují pomocí uvedených měření naklonění.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že se axiální vrt vytváří, dokud materiál sloužící pro vytvoření sloupce ještě neztuhnul.
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že axiální vrt se vytváří, když materiál sloužící pro vytvoření sloupce alespoň částečně ztuhnul.
5. 5. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že trubicovítý prvek měřicí sestavy je tvořený více perforovanými trubkami, vzájemně spolu spojenými, přičemž se do trubicovitého prvku vloží elektrody a trubicovítý prvek se naplní elektrovodivou kapalinou.
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že trubicovítý prvek měřicí sestavy je tvořený více trubkami, vzájemně spolu sestavenými, vytvořenými z izolačního materiálu, přičemž trubice jsou opatřeny na vnějším povrchu prstencovými vodivými oblastmi, tvořícími uvedené elektrody, přičemž v trubicovitém prvku jsou uloženy elektrické vodiče pro spojování uvedených vodivých prstencových • · · · • · · · · • · · · ·· ··

   -12oblastí se zdrojem elektrického napájení a s uvedenými prostředky pro měření napětí.
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že uvedený fyzikální parametr je měrný odpor.
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že pro zpracovávání uvedených skutečných měření pomocí referenčních měření se použije specifický software pro trojrozměrnou interpretaci měření měrného odporu, získaných při referenčních měřeních, a měření měrného odporu, týkajících se geometrie vytvořeného sloupce a okolní zeminy.