DE10105658A1 - Arbeitsgerät, Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät, Vorrichtung und ein Verfahren, um im Boden mittels Hochdruckinjektion hergestellte Injektionskörper zu erfassen. Dabei wird wesentlich die jeweilige Überschneidung zweier benachbarter Injektionskörper erfaßt. Sowohl die Länge der Überschneidung als auch der Ort des Beginns und des Endes der Überschneidung werden mittels einer Analyse der verschiedenen erzeugten Schwingungen, die der Schneidstrahl beim Auftreffen auf die Überschneidungsfläche einer bereits erzeugten Injektionssäule als auch beim Auftreffen auf gewachsenen Boden erzeugt, ermittelt.

Description

Das Verfahren betrifft eine Erfindung im Bereich des Spezialtiefbaues.

Zur Erstellung von Baugruben oder zur Durchführung von Abdichtungen wird das Verfahren der sog. Hochdruckinjektion oder auch als Düsenstrahlverfahren bekannt, eingesetzt. Dieses Verfahren basiert darauf, daß mittels einer Hochdruckpumpe eine Suspension oder ein Fließmittel über ein Bohrgestänge in den Boden eingegeben wird. Dabei wird so vorgegangen, daß zunächst ein Bohrgestänge, auch bestehend aus mehreren Gestängen, um zugleich mehrere Komponenten wie z. B. Wasser, Luft und Zement-Wasser-Suspension zugeben zu können in den Boden abgebohrt, nach Erreichen der Endtiefe wird dann über eine seitlich am Bohrgestänge angeordnete Düse von wenigen Millimetern Durchmesser mit einem Druck von ca. 400-700 bar z. B. eine Suspension eingegeben, dabei wird der anstehende Boden sozusagen aufgefräst oder auch nahezu "aufgeschnitten", bzw. umgelagert oder gelöst und mit der Suspension vermischt. Während der Zugabe der Suspension auf oben geschilderte Art und Weise wird das Bohrgestänge bzw. die Düse gedreht und nach entsprechenden Umläufen gezogen und wiederum gedreht. Auf diese Weise lassen sich entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit und Ziehgeschwindigkeit des Bohrgestänges unterschiedliche Hochdruckinjektionskörper im Boden erzeugen. Die entsprechenden Parameter (Umdrehungsgeschwindigkeit des Gestänges, Anzahl der Düsen, Düsendurchmesser, Ziehgeschwindigkeit des Gestänges, Druck usw.) werden vor Ausführung festgelegt. Da die erzielten Körper nur zum Teil zu überprüfen sind, z. B. durch Freigraben und in Augenscheinnahme bzw. bei verschiedenen Anwendungen sind die Körper nicht freizulegen, wie zum Beispiel bei tiefliegenden Injektionssöhlen im Grundwasser zur Abdichtung von Baugruben, besteht immer die Gefahr, mit zum Teil erheblichen negativen Folgen für das Erfüllen der Aufgabe des Körpers, daß der Körper die angenommenen und gewünschten Maße bzw. seine geplanten geometrischen Formen nicht einnimmt, da z. B. der Boden inhomogen ist, dicht gelagerte Feinsande in kiesigen Böden vorhanden sind, die Lagerungsdichte des Bodens extrem unterschiedlich ist oder z. B. die Kornzusammensetzung des anstehenden Bodens wechselt.

Es besteht also immer das Problem, daß die Geometrie des Injektionskörpers bzw. des injizierten, bzw. aufgefrästen und z. B. mit einer Zementsuspension, versetzten Bodenvolumens meist nicht zu ermitteln ist, und man bei der Ausführung den Ausgangsparametern und der Erkundung des Baugrundes, die nur jeweils punktuell sein kann, vertrauen muß.

Aus den vorgenannten Problemen bei der Erfassung der Geometrie von Injektionskörpern werden daher die Ausgangsparameter der Injektion meist auf große Sicherheit ausgelegt, trotzdem kommt es zu Ausfällen aufgrund von wechselnden Eigenschaften des Bodens.

In der Patentschrift DE 198 34 731 C1 wird eine Lösung zur Kontrolle des aufgefrästen Körpers mittels einem Schwimmkörper, der in den Hochdruckstrahl, an einem Stahlseil befestigt, dieses in separater Rohrführung eingelassen, wird, dabei soll der Verlauf des Schwimmkörpers bzgl. Winkel und Länge des Seiles bzw. der ausgerollten Länge des Seiles den Körper vermessen, vorgestellt. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß der Schwimmkörper eventuell nicht aufschwimmen kann, da das Medium Boden/Wasser/Zementsuspension dies aufgrund seiner Konsistenz nicht zuläßt, zudem ist es denkbar, daß die bei den zur Erstellung von Injektionszylindern notwendigen Drehbewegungen des Gestänges und des Schwimmkörpers, um den Radius des Injektionszylinders und damit sein Volumen zu erfassen, der Schwimmkörper nachläuft, bzw. sozusagen in seiner Mitdrehung, bzw. Mitwanderung hängenbleibt, und damit die Messung ausfällt, bzw. ist es auch denkbar, daß der Schwimmkörper mit zunehmender Höhe des Injektionskörpers bzw. der weichen Konsistenz des aufgefrästen Bereiches (Mischung Boden-Zement-Wasser) nicht mehr im Strahl gehalten werden kann.

In der Patentschrift DE 196 22 282 C1 wird zur Erfassung der Geometrie des Injektionskörpers der Injektionsstrahl bzw. die einzugebende Suspension mit einem bestimmten Fluid versetzt, und mittels dessen erzeugenden Impulsen versucht das Medium Boden-Zement-Wasser-Suspension abzugreifen. Dies hat den Nachteil, daß aufgrund der unterschiedlichen Medien bzw. der Tatsache, daß das anstehende Medium laufend wechselt, die Messung zu ungenau sein kann.

In der Offenlegungsschrift DE 198 07 060 A1 wird ein Verfahren bekannt, das die Abgabe des fließfähigen Mittels einer Kontrolle dahingehend unterzieht, daß geeignete Sensoren am Bohrgestänge der in der Herstellung begriffenen Injektionssäule bzw. des Injektionskörpers z. B. Temperatur, Druckaufbau gemessen werden. Aus Sicht des Anmelders kann mit diesem Verfahren zwar die Form des Injektionskörpers jedoch nicht die Größe bzw. der sehr oft erforderliche Überschnitt von einzelnen Injektionskörpern, wie es z. B. zum Erstellen einer dichten Sohle bei der Erstellung einer wasserdichten Baugrube erforderlich ist, oder notwendige Überschneidungen zum Erzielen eines größeren Homogenen Injektionskörpers zum Erstellen eines Unterfangungskörpers beim Erstellen von Unterfangungen bei Gebäuden, die zudem oft auch noch seitlich eindringendes Wasser durch diese Unterfangung abdichten sollen, ermittelt werden. Wesentlich bei dem mit der OS DE 198 07 060 A1 bekannt gewordenen Verfahren ist, daß Messungen zur Kontrolle der Eingabe des fließfähigen Mittels vom arbeitenden bzw. eingebenden Bohrgestänge selbst bzw. unmittelbar vom Trägergestänge der Öffnung bzw. Injektion vorgenommen werden.

Allen vorgenannten Verfahren zur Kontrolle von Injektionskörpern eigentümlich ist, daß Kontrollmechanismen bzw. Kontrollmessungen immer vom Ort der in Herstellung begriffenen Injektionssäule bzw. Injektionskörpers erfolgen. Dies ist beim hiermit angemeldeten Verfahren nicht der Fall. Im angemeldeten Verfahren wird von einem Ort außerhalb des in Herstellung begriffenen Körpers gemessen bzw. analysiert, zweckmäßigerweise ist dies bei Vorhandensein eine bereits erstellte Injektionssäule oder ein bereits hergestellter Injektionskörper, der entsprechend vorbereitet wird bzw. genutzt wird. Grundsätzlich kann dies auch ein gesondert einzubringendes Element, z. B. in Form einer Bohrung mit der Messeinrichtung sein.

Mit dem hiermit angemeldetem Verfahren soll das Problem der Erfassung der Injektionskörper im Hinblick auf ihre Form und Größe gelöst werden.

Vorrichtung und Verfahren hierzu sehen folgendes vor:

Das Verfahren sieht bei Überschneidungen von einzelnen Injektionskörpern, folgende Vorrichtung und Vorgehensweise bzw. Verfahren vor:

Die erste Jnjektionssäule, bzw. der erste Injektionskörper (1 bzw. N) wird im Verfahren wie oben beschrieben mittels Hochdruckinjektion konventionell hergestellt. Es wird dabei zunächst davon ausgegangen, daß die Ausgangsparameter der Herstellung auch tatsächlich im Boden umgesetzt wurden.

Vor dem Erstellen des zweiten Körpers (2 bzw. I), bzw. wenigstens unmittelbar vor dem Arbeitstakt "Düsenstrahl", also dem Aufschneiden des Bodens mittels dem Hochdruckstrahl (S), ist in den ersten Injektionskörper (1 bzw. N) mindestens ein Mikrophon (M), oder mindestens ein Schwingungsaufnehmer z. B. geschützt durch einen PVC-Schlauch (PE) bei Ausbildung einer entsprechenden Membran eingebaut. Das Mikrophon (M) oder der oder die Schwingungsaufnehmer ist/sind mit entsprechenden Zuleitungen (Mz) an einer Messeinrichtung angeschlossen. Der Einbau des mindest einen Mikrophons (M) geschieht im noch weichen Zustand des Injektionskörpers (1 bzw. N), also nahezu unmittelbar nach seiner Herstellung, der Lage nach erfolgt der Einbau in den Ringraum (R) des ehemals vom Bohrgestänge bei der Herstellung des Injektionskörpers (1) genutzten Raumes, der Höhe nach auf Unterkante der zu erstellenden benachbarten Injektionssäule bzw. des benachbarten Injektionskörpers (2 bzw. I) oder auch auf Höhe des Schwerpunktes der benachbart zu erstellenden Injektionssäule (2). Zu Beginn des Düsvorganges bzw. während des Austretens des Hochdruckschneidstrahles (S) beim Herstellen dieser zweiten Säule (2 bzw. 1) wird nun die bei dem mindest einen Mikrophon (M) ankommende Schwingung gemessen, gleichzeitig wird jeweils der Austrittswinkel bzw. der Drehwinkel bzw. die Stellung der Austrittsöffnung/Düse des Gestänges (G) zum Mikrophon (M) festgehalten und dokumentiert. Bei der Herstellung des zweiten Injektionskörpers (2 bzw. I) wird nun zunächst konventionell verfahren, d. h. der Düsenstrahl dreht entsprechend der Parameter und wird entsprechend der eingestellten Ziehgeschwindigkeit nach entsprechenden Umläufen gezogen. Das im PVC-Schlauch (PE) der 1. Säule (1 bzw. N) sich befindende mindest eine Mikrophon (M) kann nun entsprechend der Ziehgeschwindigkeit des Bohrgestänges in der 2. Säule gezogen werden, oder verbleibt in seiner Lage, gegebenenfalls der Höhe nach im Schwerpunkt des benachbart zu erstellenden Injektionskörpers. Während der Umläufe des Schneidstrahles (S) auf einer Höhe zur Erstellung der Injektionssäule 2, also bevor ein Impuls zum Ziehen des Gestänges auf die nächste Ebene gegeben wird, fräst sich der Schneidstrahl (S) immer tiefer in den Boden, bzw. der Radius des Schneidstrahles (S) wird mit jeder Umdrehung (U) größer, entsprechend der eingestellten Parameter soll damit z. B. ein Zylinder mit einem bestimmten Durchmesser erzielt werden. Dieser Zylinder soll meist an die erste bereits hergestellte Injektionssäule (1 bzw. N), die mit dem mindest einen Mikrophon oder Schwingungsaufnehmer (M) versehen ist, anschließen, um eine Fläche oder ein bestimmtes homogenes Volumen aus mehreren Injektionskörpern zu erhalten.

Bei Auftreffen des Schneidstrahles (S) auf das Medium der Säule 1, bzw. dieses bereits injizierten und mit Zementsuspension umgelagerten und sozusagen aufgefrästen Boden; ändert sich die mittels dem mindest einen Mikrophon (M) aufgenommene Schwingung charakteristisch, wobei die aufgenommene Schwingung jeweils graphisch dargestellt wird, so daß der Wechsel des Mediums Boden - Injektion von Injektionskörper 1 genau zu erkennen ist. Da sowohl Lage von Mikrophon und Lage der Düse bei Säule 2 sowie die Umdrehungsgeschwindigkeit der Düse bei Säule 2 bekannt sind, kann die über die Schallmessung sich darstellende Strecke der geänderten Schwingung (für das Medium der 1. Säule charakteristisch) (sb) graphisch als Trennung bzw. als Auftreffläche (F') zwischen Säule 1 und Säule 2 festgestellt werden, genauer gesagt kann der Winkel zwischen den sich jeweiligen Anfangs- und Endpunkt der charakteristischen Schwingung (Phi S1) (bei Auftreffen des Schneidstrahles auf das bereits vorhandene Medium Boden/Zement aus der ersten Säule (1 bzw. N) festgestellt werden. Gemäß Zeichnung Nr. 3 (Darstellung der Schwingungsmessung) zeigt sich entsprechend der Anzahl der Umläufe jeweils die Längenänderung (bs) bzw. Zeitänderung des die Auftreffläche (F) kennzeichnenden Schwingung und gleichzeitig die Reduzierung der den anstehenden Boden kennzeichnende Schwingung. Wenn sich nun in der bereits hergestellten Säule zwei Mikrophone bzw. Schwingungsaufnehmer befinden, kann durch die digitalisierte Darstellung der jeweils von den beiden Mikrophonen getrennt aufgenommen Schwingungen auch der Winkel Phi S2, d. h. der Strahl, gebildet durch die Punkte: Auftreffen des Schneidstrahles auf 1 bzw. N und Verbindung zum Schwerpunkt der beiden Mikrophone bestimmt werden. Nachdem jeweils auch die geometrische Lage von Messpunkt, Austreten Schneidstrahl S, Richtung Auftreffpunkt Schneidstrahl auf bereits hergestellte Säule vom Austritt des Schneidstrahles bzw. dessen Gestänge bekannt sind muß der Auftreffpunkt des Schneidstrahles S auf die bereits hergestellte Säule 1 bzw N dem Schnittpunkt der beiden Richtungen bzw. Strahle sein.

Sollte die angenommene Auftrefffläche (F) bzw. Überschneidungsfläche nicht erreicht werden, so kann unmittelbar während des Herstellvorganges der 2. Säule durch geeignete Maßnahmen, wie z. B. Reduzieren der Ziehgeschwindigkeit der Düse bzw. des Gestänges, Erhöhen des Druckes usw. nachgesteuert werden.

Das hiermit vorgestellte Mess- und Analyseverfahren wird dann auf das Erstellen einer weiteren Säule 3 fortgesetzt, sofern bei Erstellung der Säule 3, also einer weiteren benachbarten Säule, ebenfalls Überschneidungen geplant sind, wie z. B. bei Sohlinjektionen, so daß eine weitere Überschneidungsfläche bestimmt werden kann. Bei der Erstellung von weiteren Säulen kann immer fortsetzend im vor beschrieben Verfahren gearbeitet werden, so daß sich immer die jeweiligen Überschneidungs­ flächen (F) aufzeigen lassen.

Der Ablauf und die graphische Ermittlung können selbstverständlich über entsprechende Dokumentationsvorrichtung; Übertragung und EDV Verarbeitung optimiert und automatisiert werden, des weiteren kann die Steuerung der Parameter der jeweilig in der Herstellung sich befindenden Säule über die EDV und eine entsprechende Programmierung der Parameter erfolgen und jeweils graphisch dargestellt und aufgezeichnet werden.

Wesentlich zur Darstellung des hiermit angemeldeten Verfahrens sei noch nochmals zusammengefaßt:

Es erfolgt zur Feststellung der Geometrie des jeweilig mittels Düsenstrahl in der Herstellung begriffenen Körpers (2 bzw. I) die Messung der Schwingung bzw. der Schallwellen von der jeweils benachbarten bereits hergestellten Säule (1 bzw. N), dabei ist ebenfalls wesentlich, daß zwischen der bereits hergestellten Säule und der in der Herstellung begriffenen Säule eine sogenannte Überschneidung beider Säulen stattfindet bzw. stattfinden soll. Da die Schallquelle, also der, oder die schwingenden Körper durch den Schneidstrahl bzw. Düsenstrahl, aus Wasser/Zement-Wasser Suspension jeweils vermischt mit Bodenteilchen an der Auftreffläche Schneidstrahl/Boden des in der Herstellung sich befindenden Säule gebildet werden, grundsätzlich wird angenommen, daß als Schallquelle der schwingende Boden/Material im Ort bzw. in Umgebung des Auftreffens des Schneidstrahles, aus unterschiedlichen Fließmitteln, fungiert und wirksam ist, ändert sich die Schwingung, wenn der Schneidstrahl (S) vom schwingenden Körper eines noch nicht gefrästen homogenen Boden-Zement-Wassersuspension-Medium in das bereits aufgefräste Medium Boden/Zementsuspension ein- und austritt, z. B. bei Kreisbewegung des Düsenstrahles (S) und Anschneiden eines bereits aufgefrästen Bodens. Das Prinzip hierzu ist in Zeichnung Nr. 5 in einer Extrembetrachtung in einem Beispiel des Auftreffens des Schneidstrahles auf eine Wand dargestellt.

Es ergeben sich bei Messung dieser unterschiedlichen Schwingungen, da die jeweiligen Medien unterschiedlich sind, unterschiedliche kennzeichnende Schwingungen im Hinblick auf Amplitude, Frequenz und Schwingungsform. Dabei vergrößert sich entsprechend dem Fortschritt des Aufschneidens des Bodens die Überschneidungsfläche zwischen Säule 1 und Säule 2 bzw. Injektionskörper 1 und 2 analog wie sich die Länge der jeweiligen kennzeichnenden Schwingungen ändert.

Allgemeiner beschrieben ist es so, daß der Schneidstrahl (S), aus welchen Bestandteilen er auch ist, einen aufzufräsenden Boden (noch nicht umgelagert und noch nicht entsprechend "weich", bzw. sozusagen ungestört) zu anderen Schwingungen bzw. zu einer anderen Schallquelle veranlaßt als einen bereits äufgefrästen Boden (umgelagert und bereits "weich"), oder eine bestehende Injektionssäule, in welchen zustand sich diese auch immer befindet, es werden also die Unterschiede in der Lagerungsdichte, Struktur während der Herstellzeit der jeweils benachbarten und sich überschneidenden Säulen genutzt um die entsprechenden Schwingungen, bei der Schallquelle Schneidstrahl und der jeweiligen schwingenden Körperteilchen, darzustellen und dann mittels der bekannten Geometrie aus Bohrpunkten bzw. sich ergebenden Strecken, hier Kreisbogen, bzw. Kreissektor die jeweiligen Überschneidungsflächen zu bestimmen. Das Verfahren hat seinen Schwerpunkt daher in der Bestimmung der jeweiligen Überschneidungsflächen der einzelnen Säulen, wobei jeweils die benachbarten Säulen in der Reihenfolge ihrer Herstellung nachlaufend bzgl. oben ausgeführtem Verfahren analysiert werden. Aus den sich ergebenden Überschneidungsflächen, begrenzt durch die jeweiligen Richtungsstrahle von den jeweiligen Zentren M und Zentrum S aus, ergeben sich dann zwangsläufig aufgrund der geometrischen Beziehungen die jeweiligen Körper an sich.

Zur Feststellung der Säulenform und Größe ist ergänzend beim hiermit angemeldeten Verfahren anzumerken, daß diese auch mittels der Schallmessung aus der Nachbarsäule her ermittelt werden kann. Bevor der Schneidstrahl den Bereich des Mediums der ersten Säule trifft bzw. berührt, zeigt sich durch Messung des Schalls in der ersten Säule, also bereits hergestellten Säule ein Zuwachs der Amplitude, da es sich bei der Wanderung des Schneidstrahles bzw. der Schallquelle meist um eine Kreisbahn handelt, ergeben sich jeweils Extrema bei der Amplitudenwerten, also Amplitudenwerte bei geringster Entfernung, weitester Entfernung und Mittelwerte rechtslinks. Aus den jeweiligen Neigungen der Linie die diese Werte in der graphischen Darstellung der Schwingungen miteinander verbindet läßt sich auf die Form des Körpers schließen.

Ergänzend ist anzumerken, daß in sehr vielen Fällen die Anwendung der Injektionssäulen im Hinblick auf das Erfüllen der Bauaufgabe darauf basiert, daß sich nahezu immer mehrere Säulen überlappen müssen, es daher vielmehr auf die Feststellung und den Nachweis der Überschneidung ankommt als die Bestimmung des Körpers an sich.

Nach nicht mehr benötigtem Messvorgang kann der das mindest eine Mikrophon (M) beinhaltende PVC Schlauch im Baugrund (Gs) bzw. im der Säule (1) verbleiben, und das Mikrophon aus dem Schlauch gezogen werden. Sollte die jeweilige Säule noch weich sein bzw. der Zementabbindeprozeß noch nicht soweit gediehen sein, kann das PVC-Rohr/RE-Rohr wiedergewonnen werden. Bei Verbleib des PVC-Rohres bzw. PVC-Schlauch kann dieser auch mittels einem Schlauch geringeren Durchmessers mit einer Zementsuspension verfüllt werden, um eventuellen negativen Einflüssen vorzubeugen. Da es sich, aufgrund der Verwendung von sehr kleinen hochempfindlichen Mikrophonen, um einen PVC Schlauch mit sehr geringem Durchmesser handelt, sind jedoch Einflüsse dieses Schlauches auf Boden bzw. Injektionskörper nicht zu befürchten. Sollten Messungen von Injektionskörpern vorgenommen werden, die zum Zeitpunkt der Messung bereits ausgehärtet sein werden, ist ebenfalls unmittelbar nach Herstellung dieses Körpers im noch weichen Zustand der PVC Schlauch einzubauen und in der Säule zu belassen, so daß jederzeit ein Mikrophon zur Schwingungsmessung eingebaut werden kann.

Darstellung der Erfindung bzw. des Prinzips

Zeichnung Nr. 1: Grundsätzliche Anordnung von hergestelltem Injektionskörper bzw. Messeinrichtung, Schneidstrahl des in Herstellung begriffenen Injektionskörpers, Darstellung bei Überschneidung der beiden Injektionskörper;

Zeichnung Nr. 2: Anordnung der Messvorrichtung im jeweiligen Injektionskörper bei einer möglichen Ausbildung des Injektionskörpers und Lage im jeweiligen Injektionskörper;

Zeichnung Nr. 3: Beispielhafte Schwingungsdarstellung und gleichzeitige Darstellung des Schneidstrahles, vereinfacht in Kreisform, des in Herstellung begriffenen Injektionskörpers in der Draufsicht, beim Durchfahren des Schneidstrahles durch die verschiedenen Medien bzw. schwingenden Körper (Boden und Boden-Suspension-Gemisch) in Folge der Durchgänge des Schneidstrahles bei einer Kreisbahn des Scheidstrahles in einer Ebene;

Zeichnung Nr. 4: Reichweite des Schneidstrahles in Abhängigkeit von der Anzahl der Umläufe, vereinfacht in Kreisform, auf einer Ebene, Darstellung der Zunahme der Bogenlänge bzw. des Umfanges bei Zunahme der Umdrehungen des Schneidstrahles und beispielhafter Schwingungs­ darstellung;

Zeichnung Nr. 5: Prinzipdarstellung der Messung der sozusagen "wandernden Schallquelle" mit Erläuterung;

Zeichnung Nr. 6: Prinzipdarstellung der Messung mittels mindest einem Messpunkt bestehend aus vornehmlich dann zwei Schwingungsaufnehmern, wobei der oder die Messpunkte nicht in einer bestehenden Säule eingebaut sind und keine Überschneidung mit dem oder den Messpunkten stattfindet;

Zeichnung Nr. 7: Prinzipdarstellung der Messung der sozusagen "wandernden Schallquelle" Schneidstrahl S während der Herstellung von Säule 2 beim Auftreffen auf die Überschneidungsfläche mit der bereits hergestellten Säule 1 mit den sich darstellenden Beziehungen und Messtechniken;

Zeichnung Nr. 8: Prinzipdarstellung der Messung und Ergebnisse bzw. Analysen bei Anordnung mehrerer Säulen in einem sog. Injektionsraster;

Zeichnung Nr. 9: Prinzipdarstellung der Messung und Bestimmung der Überschneidungsfläche bei Anschluß mehrerer Säulen, die nacheinander hergestellt wurden und werden;

Claims (22)

1. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein handelsübliches PVC-Rohr (PE) geringen Durchmessers und geringer Wandstärke in den Ringraum (R) des ehemals vom Bohrgestänge genutzten Raumes einer fertiggestellten, jedoch noch nicht abgebundene Injektionssäule (1 bzw. N), vornehmlich hergestellt mit dem sog. Hochdruckinjektionsverfahren, auf der gesamten Länge der Bohrung, also von Geländeoberkante (GOK) bis zur Unterkante der Bohrung gemäß Zeichnungen Nr. 1 und 2 eingestellt wird.

2. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß sich in diesem nach Anspruch 1 befindendem PVC- bzw. PE Rohr (PE) mit geringem Durchmesser mindestens ein, oder zwei bzw. mehrere handelsübliches, vornehmlich hochempfindliches Mikrophonie bzw. Schwingungsaufnehmer (M), auch in Ausbildung von Richtmikrophonen, befindet, oder auch nachträglich eingebaut werden kann, dieses mit entsprechenden Zuleitungen (Mz) versehen ist, an den Wandungen des genannten PVC Rohres anliegen kann, und auch drehbar sowie vertikal verschiebbar innerhalb des vorgenannten PVC Rohres (PE) ist.

3. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß es auch möglich ist, daß das nach Anspruch 1 genannte PVC-Rohr (PE) eine Membranausbildung in der Höhe eines zu erstellenden Injektionskörpers (2 bzw. 1) aufweist.

4. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß dieses nach Anspruch 2 mindest ein oder mehrere eingebaute Mikrophone (M) sich der Höhe nach innerhalb des PVC-Rohres (PE) frei bewegen kann, dabei das PVC Rohr in seiner Lage gehalten wird.

5. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß das PE-Rohr nach Zeichnung Nr. 1 in Teilbereichen sozusagen aufgeständert ausgeführt ist und eine Umhüllung mittels Gummiüberzug aufweist.

6. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Ringraum (R) der Bohrung des Bohrgestänges einer soeben hergestellten noch weichen Injektionssäule (1 bzw. N) mindest eine eingebaute Mikrophon (M) nur mit einer Membran versehen wird und rächt mehr wiedergewinnbar ist.

7. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß das mindest eine Mikrophon (M bzw Mi) als Schwingungsmesseinrichtung nicht in den Ringraum einer Bohrung zur Herstellung eines Injektionskörpers eingebaut wird, sondern gesondert z. B. mittels einem Rüttel- oder einem Bohrverfahren auf eine gewünschte Position (MP) neben einen herzustellenden Injektionskörper abgeteuft wird.

7a. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu Anspruch 7. ein weitere Vorrichtung gemäß Anspruch 7. gemäß Zeichnung 6 eingebaut wird, so daß zwei Vorrichtungen bzw. Schwingungsmess­ aufnahmepunkte nach Anspruch 7. bestehen, diese jedoch der Lage nach zueinander als auch zu einem geplanten neu zu erstellenden Injektionspunkt (S1) mittels Hochdruckstrahl exakt vermessen sind.

8. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absenkhilfe zum Abteufen des PE Rohres mit Mikrophon (M) einem Metallstab bzw. PVC Stab in die weiche Zementsäule des ehemals vom Bohrgestänge genutzten Raumes (R) verwandt wird bzw. dient.

9. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß das Messverfahren eine Messung der Schwingungen der Schallquelle vom Ort der jeweilig benachbarten bereits hergestellten Injektionssäule (1 bzw. N) als auch von einem Ort der außerhalb des in Herstellung begriffenen Injektionskörpers liegt (MP), vornimmt, dabei die Schallmesseinrichtung konform mit der Düsenlage des in der Herstellung begriffenen Injektionskörpers bewegt bzw. gezogen wird bzw. der Höhe nach bewegt wird, oder bewegt werden kann, oder auch im sich der Höhe nach in gleicher Höhe wie des Schwerpunkt der in Herstellung begriffenen Injektionskörpers befinden kann.

10. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund, auch in Verbindung mit den Prinzipdarstellungen nach Zeichnungen 3, 5, 7, 8 und 9 der erzeugten und gemessenen Schwingungen bzw der kennzeichnenden Schwingungen (kS) und deren Dauer, resultierend aus dem auftreffenden Düsenstrahles (S), aus unterschiedlichen Fließmitteln, des in Herstellung begriffenen Injektionskörpers (2 bzw. I) bei Durchlaufen dieses Düsenstrahles bzw. Auftreffen dieses Düsenstrahles (S) durch/auf unterschiedlichen Medien, vornehmlich gewachsener Boden und bereits injizierter Boden bzw. mit Zementsuspension unter Wirkung des Schneidstrahles aufgeschnittener Boden, oder auch bereits erhärteter Injektionskörper beim Injektionskörper mit Schallmesseinrichtung; erzeugten Schwingungen (als Schallquelle), in Verbindung mit der Laufzeit/Umdrehungsgeschwindigkeit. bzw. dem Winkel Phi bzw. Winkel Phi S1 in der Herstellung des Injektionskörpers sowie der Geometrie von Punkt/Lage Düsenstrahlaustritt, und der Annahme, daß zwischen Düsenstrahlaustritt und Auftrefffläche des Düsenstrahles der Boden hinreichend aufgefräst wurde (da die Entwicklung der Messung laufend verfolgt wird), Lage des Messpunktes und sich in der graphischen digitalisierten Schwingungsdarstellung (Zeit, Amplitude usw.) der Schwingung sich ergebende unterschiedliche Amplituden, Schwingungsformen und Frequenzen die Strecke des jeweiligen Auftreffens des Schneidstrahles der in der Herstellung sich befindenden Säule vom Punkt des Auftreffens auf die bereits erstellte Säule bis zum Verlassen der bereits erstellten Säule (bs) sowohl der Zeit nach (Schwingungsdarstellung) als auch der Größe nach (Berechnung Zeit und Umdrehungsgeschwindigkeit) feststellen läßt, und der Lage nach dreidimensional bestimmen läßt.

10a. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß über die Zeitdauer der kennzeichnenden Schwingung (kS), Wandern des Schneidstrahles S im Überschneidungsbereich (bs) der bereits hergestellten Säule 1 bzw. N, im Vergleich zur Dauer des Durchlaufens der gesamten Umfangsstrecke (entspricht Umlaufdauer des Schneidstrahles bei gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit konstant) der Winkel Phi S1 gemäß Zeichnung 7 bestimmt wird, gleichzeitig bei Einsatz mehrerer Schwingungsaufnehmer -M- bzw. Mi die Richtung des Auftreffpunktes (A) und die Richtung des Punktes des Verlassens (E) des Schneidstrahles (S) bei seiner Wanderung entlang oder über die Überschneidungsfläche zur bereits hergestellten Säule 1 bzw. N bestimmt wird, (Winkel alpha und beta) und dann der Schnittpunkt der beiden Richtungen bzw. jeweiligen Schenkel der vor bestimmten Winkel den Auftreffpunkt Schneidstrahles (S) auf bereits hergestellte Säule sowie Punkt des Verlassens des Schneidstrahles (S) der Überschneidungsfläche bezeichnet, somit also gemeinsame Punkte der beiden zunächst der Größe nicht bekannten Säulen 1 bzw. N und 2 bzw. I bekannt werden, des weiteren dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Winkel der Phi der kennzeichnenden Schwingung ohne Unterbrechung sozusagen kontinuierlich vorhanden ist, die Überschneidung der beiden Säulen ebenfalls kontinuierlich vorhanden sein muß, das Prinzip ist in Zeichnung 7 graphisch erläutert.

11. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß sich aus der nach Anspruch 10 und 10a ermittelten bzw. über die Schwingungsdarstellung gemessene Strecke (bs) und den geometrischen Beziehungen von Messpunkt und Bohrpunkt bzw. jeweiligem Düsenstrahlort die Überschneidungsfläche (F) des Strahles bzw. der beiden Injektionskörper ermitteln und graphisch darstellen läßt, bzw. dreidimensional, also in jeder Umlaufebene des Schneidstrahles (S) bestimmen läßt.

12. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Ansprüche 1-11 eine entsprechende Steuerung den weiteren Verlauf bzw. Festsetzung der weiteren erforderlichen Herstellparameter des sich in Aktion befindenden Schneidstrahles zur geplanten Herstellung des Injektionskörpers (2 bzw. I) übernimmt.

13. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß eine dreidimensionale Darstellung der Überschneidungsflächen bzw. Auftrefffläche (F) des jeweilig arbeitenden Schneid- bzw. Düsenstrahles auch im Hinblick auf die Intensität des Fräsvorganges des sich in der Herstellung befindenden Injektionskörpers möglich ist.

14. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß es auch möglich ist, entsprechend der graphischen Darstellung von geplanten Überschneidungen von Injektionskörpern z. B. In Form einer dreidimensionalen Zeichnung das tatsächliche Ergebnis im Baugrund bei Herstellung mittels EDV- Steuerung über die einzelnen Herstellparameter zu automatisieren und dabei die jeweiligen Aufwendungen zu dokumentieren und ebenfalls graphisch darzustellen.

15. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Messvorgang von einem beliebigen Punkt (MP) zu einem in Herstellung begriffenen Injektionskörper (2 bzw. I) bzw. von einem Injektionskörper zu einem in der Herstellung begriffenen Injektionskörper, der sich nicht mit dem vorgenannten überschneiden soll, dahingehend vorgenommen wird, daß der jeweilige Zuwachs der Amplitude bzw. Veränderung der Schwingung in der Schwingungsmessung bei jeweiliger Zunahme der Umläufe des Schneidstrahles (S) bei Herstellung des Injektionskörpers in Bezug auf die jeweiligen Extrema (weiteste Entfernung - geringste Entfernung sowie deren Mittelung) im Hinblick auf den anstehenden Boden kalibriert wird und damit schwingungsgraphisch bzw. in graphischer zeitlicher Darstellung der Schwingung eine Überprüfung der erzielten Geometrie des in Herstellung begriffenen Injektionskörpers vorgenommen wird.

16. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Umfanges (U) des herzustellenden bzw. sich in der Herstellung begriffenen Injektionskörpers (2 bzw. I) über die Dauer der Schwingung (t) aus der Schallquelle Auftreffen Düsenstrahl auf Boden in Verbindung mit der Umdrehungsgeschwindigkeit (Uv) des Düsenstrahles gemäß Darstellung nach Zeichnung 4 gemessen und bestimmt wird.

17. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschneidung des Injektionskörper bzw. des Schneidstrahles (S) von dem in Herstellung begriffenen Injektionskörper (2 bzw. I) zu einem bereits hergestelltem Injektionskörper (1 bzw. N) auch dadurch bestimmt werden kann, daß das Verfahren dahingehend angewandt wird, daß bei bereits abgebundenem, also erhärtetem Injektionskörper (1 bzw. N), entsprechende Schwingungsmessungen nur am Kopf dieses Injektionskörpers, also der oberen Kante des Betonzylinders, der entsteht, wenn das Bohrgestänge nach Abschluß der Injektion zur Herstellung des Körpers (1 bzw. N) aus dem Boden gezogen wird und dieser Raum mit erhärtender Zementsuspension verfüllt wird, so daß eine Schwingungsübertragung vom Kopf des Injektionskörpers auf dessen Unterkante bzw. zu dessen Rändern auf seiner gesamten Länge stattfindet, vorgenommen werden und gemäß vorgenannten Ansprüchen ausgewertet werden.

18. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bestimmung eines gesonderten Injektionskörpers während seiner Herstellung gemäß Zeichnung 6 erfolgen kann, wobei hier die sich bei den jeweiligen Umläufen des Schneidstrahles ergebenden sich ändernden Maximalwerte der jeweiligen Messergebnisse der einzelnen Messpunkte in Verbindung mit Anspruch 7 und 7a, und die sich jeweils hieraus ergebenden Winkeländerungen zur Aussage des Zuwachses des Schneidstrahles führen.

19. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung mehrerer sich planmäßig überschneidender Säulen in einem Injektionsraster (Säulen M und S1, bzw. S1 bis S6), siehe Zeichnung 8, sich jeweils sich ergebende kennzeichnende Schwingungen von den jeweils benachbarten Säulen, entsprechend ihrer Herstellreihenfolge ergeben, dabei immer Messungen der kennzeichnenden Schwingungen (kS) von der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1-8 vorgenommen wird, wobei die Messvorrichtung also der Messort sich vornehmlich im Zentrum der sich überlagernden bzw. überschneidenden Säulen befindet, jedoch auch außerhalb sein kann, dann anhand der Aneinanderreihung der jeweils sich ergebenden kennzeichnenden Schwingungen (Phi Si-M-Si) festgestellt werden kann, ob die zentral, also jeweils voll umschlossene Säule, in der Zeichnung 8 mit M bezeichnet, gänzlich von den benachbarten Säulen überschnitten wird.

20. Arbeitsgerät bzw. Vorrichtung und Verfahren zur Kontrolle eines mittels Hochdruckinjektionsverfahren im Boden hergestellten Injektionskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß sich aufgrund des unterschiedlichen Alters und Dauer des jeweiligen Abbindeprozesses einzelner Säulen aufgrund der jeweiligen Herstellreihenfolge zweier bereits nacheinander hergestellter Säulen (MA und S, nachlaufend zu MA) gemäß Zeichnungen 8 und 9 und Anschluß einer weiteren Säule (S2), die ihrerseits eine Überschneidung zu den bereits hergestellten Säulen haben soll, zwei unterschiedliche kennzeichnende Schwingungen darstellen, und beim Übergang der einen kennzeichnenden Schwingung (bS2-MA) zur anderen kennzeichnenden Schwingung (bS1-S1) der Überschneidungspunkt (kP) der beiden zuerst hergestellten Säulen sein muß, dieser ist dann aufgrund der Zeitdauer der jeweiligen kennzeichnenden Schwingung, sich des daraus ergebenden Winkels Phi S2-MA bzw. Phi S2-S1 und der Lage des Winkels der jeweiligen beiden kennzeichnenden Schwingungen exakt feststellbar, somit ist die Größe der beiden zuerst hergestellten Säulen und die jeweilige Überschneidung bestimmbar, wobei das Vorhandensein der entsprechenden Messeinrichtungen in den Säulen M bzw. S1 in den vor beschriebenen Varianten vorausgesetzt wird, bzw. in jeder zu erstellenden und erstellten Säule Messeinrichtungen nach den vor beschriebenen Ansprüchen vorhanden sein können und entsprechende Messungen und Analysen vorgenommen werden können.