DE10133122A1

DE10133122A1 - Process for the manufacture of darning pillars for soil improvement

Info

Publication number: DE10133122A1
Application number: DE10133122A
Authority: DE
Inventors: Heinz Priebe
Original assignee: Keller Grundbau GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 2001-07-07
Filing date: 2001-07-07
Publication date: 2003-01-23
Also published as: EP1273713A2; EP1273713A3; EP1273713B1; ATE315687T1; DE50205555D1

Abstract

For construction, a depth vibrator is driven into the subsoil, and the pile is constructed in an upward direction in a vibration packing process. For subsoil with low support, the pile is constructed of loose material, e.g. sand, gravel, etc. containing added fiber material. For supportive subsoil, the material does not contain fibers. The pile has a wider foot, and ends in a supporting soil layer. For subsoil with low support, the pile is constructed floating. The fibers used are steel, glass, or synthetic fibers, esp. with a length of approx. 50mm, esp. 25-75mm. Fibers are added in an amount of 05 - 5kg, esp. 2-3kg fibers for m SIMILAR 3. The loose material with fibers has a cohesion value of 5-50kN/m SIMILAR 2, esp. 10-30kN/m SIMILAR 2.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von sogenannten Stopfsäulen aus ungebundenen Zugabematerialien in weniger tragfähigen Böden zum Zweck der Baugrundverbesserung bzw. -stabilisierung. Es sind vielfältige Verfahren bekannt, nach denen nicht ausreichend tragfähiger Untergrund durch das Einbauen von in einem Raster angeordneten Säulen verbessert wird. Hierbei kommen verschiedene Wirkmechanismen zur Geltung, die eine Verbesserung des Baugrundes bewirken. Zum einem kann durch tiefreichende Säulenkörper eine Lastabtragung in eine tiefer liegende tragfähige Bodenschicht (Tragschicht) erfolgen; daneben kann durch das Einbauen der Säulenkörper ohne vorherigen Bodenaushub eine Bodenverdichtung zwischen den Säulenkörpern erfolgen. Die Herstellung von Stopfsäulen kann jedoch nicht mehr beim Vorliegen von Weichschichten, d. h. weniger stützfähigen Bodenschichten zur Anwendung kommen, die keine ausreichenden radialen Stützkräfte aufbauen können, um den Säulenkörper bei Belastung durch Auflasten im erforderlichen Maß zu stützen. The invention relates to a method for producing so-called stuffing columns made of unbound addition materials in less load-bearing soils for the purpose of soil improvement or stabilization. Various processes are known after which insufficiently stable subsurface by the Installation of columns arranged in a grid improved becomes. Different mechanisms of action come into play here, which bring about an improvement in the subsoil. For one, can load transfer to a deep column body lower-lying load-bearing soil layer (base layer) respectively; besides, by installing the column body without previous soil excavation a soil compaction between the Column bodies are made. The manufacture of darning columns can however no longer when soft layers are present, i.e. H. less supportive layers of soil are used can not build up sufficient radial support forces to the Column body under load due to load in the required Support dimension.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen vorzuschlagen, das auch bei Vorliegen von weniger tragfähigen Bodenschichten (Weichschichten) zu befriedigenden Ergebnissen führt. Die Lösung hierfür besteht darin, daß ein Tiefenrüttler von der Bodenoberfläche aus in den Baugrund eingerüttelt wird, daß die Stopfsäule von unten nach oben in Rüttelstopfverfahren aufgebaut wird und daß zumindest in Bodenschichten mit geringer Stützfähigkeit (Weichschichten) die Stopfsäule aus faserversetztem rolligem Zugabematerial hergestellt wird. Die hierbei verwendeten Fasern können Stahlfasern, Glasfasern oder Kunststoffasern sein. Bekannt sind multifile Textilfasern, gespleißte Fasern, Faserbündel oder kleine Fasernetze, die aufgrund der sogenannten Faserkohäsion innerhalb der Stopfsäule zu einer Erhöhung der Scherfestigkeit führen. Eine günstige Länge der einzelnen Fasern liegt in der Größenordnung von 50 mm. Fasern aus Polypropylen haben dabei eine Dichte von rund 0,9 kg/dm³. Die Zuschlagmenge kann bei Kunststoffasern in der Größenordnung von 2-3 kg Fasern je m³ Säulenmaterial betragen. Der Kohäsionswert des faserbewehrten Zugabematerials sollte zwischen 5 und 50 kN/m², insbesondere zwischen 10 und 30 kN/m² liegen. Der Säulendurchmesser kann im bevorzugten Bereich von 0,6 bis 1,0 m liegen. Das Rastermaß, nach dem die einzelnen Stopfsäulen angeordnet sind, kann zwischen 1, 2 und 3 m liegen. Proceeding from this, the object of the invention is to propose a method for the manufacture of stuffing columns which leads to satisfactory results even when there are less load-bearing floor layers (soft layers). The solution to this is that a deep vibrator is vibrated into the ground from the ground surface, that the stuffing column is built up from bottom to top using the vibrating stuffing method and that at least in soil layers with low support capacity (soft layers), the stuffing column is made of fiber-offset, rolled material. The fibers used here can be steel fibers, glass fibers or plastic fibers. Multifilament textile fibers, spliced fibers, fiber bundles or small fiber nets are known which lead to an increase in shear strength due to the so-called fiber cohesion within the stuffing column. A favorable length of the individual fibers is of the order of 50 mm. Polypropylene fibers have a density of around 0.9 kg / dm ³ . The surcharge amount for plastic fibers can be of the order of 2-3 kg fibers per m ³ column material. The cohesion value of the fiber-reinforced addition material should be between 5 and 50 kN / m ² , in particular between 10 and 30 kN / m ² . The column diameter can be in the preferred range of 0.6 to 1.0 m. The grid dimension according to which the individual tamping columns are arranged can be between 1, 2 and 3 m.

In bevorzugter Ausführung wird vorgeschlagen, daß die Stopfsäule in stützfähigen Zwischenschichten und/oder der Tragschicht aus faserfreiem Zugabematerial hergestellt wird. Da die Faserzuschläge einen Kostenfaktor darstellen und deshalb zweckdienlich nur in Weichschichten zugegeben werden, ist hiermit eine äußerst sparsame Verwendung möglich, ohne die ausreichende Tragfähigkeit der Stopfsäulen zu beeinträchtigen. In a preferred embodiment it is proposed that the Stuffing column in supportable intermediate layers and / or the Base layer is made of fiber-free addition material. There fiber surcharges represent a cost factor and therefore is expedient only to be added in soft layers an extremely economical use is possible without the impair the sufficient load-bearing capacity of the darning columns.

Die einzelne Stopfsäulen können bis in eine tragfähige Bodenschicht (Tragschicht) reichen. Die Stopfsäulen können jedoch auch in einer weniger tragfähigen Bodenschicht enden, wobei schwimmende Stopfsäulen entstehen. The individual darning columns can be made into a viable one Soil layer (base layer) is sufficient. The darning pillars can, however also end in a less stable soil layer, whereby floating pillars are created.

Das wesentliche Merkmal des Verfahrens besteht darin, daß die Stabilität des Säulenkörpers durch Einsatz einer Faserbewehrung überall dort verbessert wird, wo die Stopfsäule Weichschichten durchsetzt oder in Weichschichten hineinreicht. The essential feature of the process is that the Stability of the column body by using a Fiber reinforcement is improved wherever the pillar Soft layers penetrate or extend into soft layers.

Die vorliegende Schichtung des Bodens ist durch vorhergehende Aufschlußbohrungen oder andere Baugrunderkennungsmethoden zu ermitteln. Die erfindungsgemäßen Stopfsäulen sind ungeachtet der Verwendung von z. B. Sand auch bei den zu erwartenden Auflastungen dadurch ausreichend tragfähig, daß die Faserbewehrung in instabilen Bodenschichten (Weichschichten) so ausgelegt ist, daß sie die zu erwartenden Spannungszustände ohne zu große Scherverformungen auffängt und damit die Lasten in gegebenenfalls unbewehrte darunterliegende Säulenabschnitte abtragen kann, die in stützfähigen Bodenschichten liegen. Stopfsäulen sind im Vergleich zu Schotter- oder Kiessäulen in Bezug auf den Materialpreis besonders günstig herstellbar. The present stratification of the soil is due to the previous one Exploration drilling or other ground detection methods too determine. The darning columns according to the invention are disregarded the use of e.g. B. Sand also in the expected Loads are sufficiently stable that the Fiber reinforcement in unstable soil layers (soft layers) like this is designed that the expected voltage states without absorbs large shear deformations and thus the loads in if necessary, unreinforced underlying column sections can erode, which are in sustainable soil layers. Stuffing columns are compared to gravel or gravel columns on the material price particularly cheap to manufacture.

Die Herstellung der Säulen erfolgt in grundsätzlich bekannter Rüttelstopftechnik mittels eines Schleusenrüttlers. Für die Faserzumischung stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung. Entweder wird die Faserbewehrung an der Oberfläche in bestimmte Chargen von Zugabematerial eingemischt, wobei dann nur je nach vorliegender Bodenschicht unbewehrtes oder faserbewehrtes Zugabematerial zuzugeben ist. Nach einer anderen Möglichkeit werden Zugabematerial und Faserbewehrung getrennt zum Tiefenrüttler geführt, wobei die Vermischung erst beim Durchfließen des Tiefenrüttlers erfolgt. The columns are manufactured in a generally known manner Vibrating tamping technology using a lock vibrator. For the Fiber admixing is available in two ways. Either the fiber reinforcement is defined on the surface Batches of added material mixed in, then only depending on existing soil layer unreinforced or fiber reinforced Addition material is to be added. Another way addition material and fiber reinforcement are separated to the Deep vibrators performed, the mixing only when flowing through of the deep vibrator.

Grundsätzlich ist es möglich, mit nach oben zunehmenden Faserbewehrungsanteilen zu arbeiten, da die Stützfähigkeit der Weichschichten bei gleichbleibender Bodenbeschaffenheit nach oben abnimmt. Basically, it is possible to increase with increasing Fiber reinforcement parts to work because of the supporting capacity of the Soft layers with the same floor condition decreases above.

Der Verfahrensablauf der Säulenherstellung beruht weitgehend auf der bekannten Rüttelstopftechnik, bei der der Tiefenrüttler jeweils um einen Höhenabschnitt unter Zugabe von rolligem Material ins Rüttelloch gezogen wird und dann zur Stopfverdichtung des zugeführten Sandes wieder um einen Teilabschnitt eingerüttelt wird. The process of column manufacturing is largely based on the well-known vibrating tamping technique, in which the Deep vibrators each one height section with the addition of rolling Material is pulled into the vibrating hole and then to the Stuff compaction of the supplied sand again by a section is shaken.

Die Verwendung von rolligem Material garantiert, daß die Säulen eine vertikale Dränwirkung haben, d. h. eine Wasserdurchlässigkeit in vertikaler Richtung ist gegeben. Die vorliegende Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo die Herstellung von Rüttelstopfsäulen bisher aufgrund zu geringer Stützspannung bzw. Reaktionsspannung von oberen Bodenschichten oder tieferliegenden Zwischenschichten (Weichschichten) unmöglich ist, weil der Boden die für die Funktionstüchtigkeit einer Stopfsäule erforderliche radiale Stützung nicht aufbauen kann. In Bodenschichten, in denen eine ausreichende radiale Stützung gegeben ist, wird die erfindungsgemäße Stopfsäule aber aus Kostengründen aus Zugabematerial ohne Faserbewehrung hergestellt. The use of rolled material guarantees that the Columns have a vertical drainage effect, d. H. a Water permeability in the vertical direction is given. The present Invention can be used wherever the Up to now, the production of vibrating pillar columns was too small Support stress or reaction stress from upper soil layers or deeper intermediate layers (soft layers) impossible is because the floor is essential for the functionality of a Can not build up the required radial support. In soil layers where there is sufficient radial support is given, the darning column according to the invention is made Cost reasons from added material without fiber reinforcement manufactured.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können tragfähige Säulen hergestellt werden, die sofort nach Fertigstellung belastet werden können. Aufgrund ihrer Herstellungsweise sind nur geringe Setzungen bei dem Aufbringen von Lasten zu erwarten. With the method according to the invention, stable columns can be be produced that are charged immediately after completion can be. Because of their manufacturing method only low subsidence to be expected when applying loads.

Vor der Herstellung der Säulen ist ein detaillierter Baugrundaufschluß erforderlich. Insbesondere zur Festlegung der erforderlichen Länge der Bewehrungsabschnitte werden vorzugsweise in einem engen Raster Sondierungen ausgeführt, mit denen der Übergang zwischen nicht stützfähigen Bodenschichten (Weichschichten) und stützfähigen Bodenschichten ermittelt wird. Before making the columns is a more detailed one Soil excavation required. In particular to determine the required length of the reinforcement sections are preferred carried out in a narrow grid with which the Transition between unsustainable soil layers (Soft layers) and sustainable soil layers is determined.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Säulen sind in den Zeichnungen dargestellt, die anschließend beschrieben werden. Embodiments of columns according to the invention are in the Drawings shown, which are described below.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Stopfsäule in einer ersten Ausführung; Fig. 1 shows a stuffing column according to the invention in a first embodiment;

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Stopfsäule in einer zweiten Ausführung; Fig. 2 shows a stuffing column according to the invention in a second embodiment;

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Stopfsäule in einer dritten Ausführung. Fig. 3 shows a stuffing column according to the invention in a third embodiment.

In Fig. 1 ist in einem vertikalen Schnitt durch den Boden eine Stopfsäule 11 gezeigt, die von der Bodenoberfläche 12 ausgeht und deren Säulenfuß 13 auf einer tragfähigen Bodenschicht 14 (Tragschicht) aufsteht bzw. in diese geringfügig hineinreicht. Oberhalb der tragfähigen Bodenschicht 14 ist eine weniger stützfähige Bodenschicht 15 (Weichschicht) dargestellt, die bis an die Oberfläche 12 reicht. Die Grenze zwischen den beiden Schichten ist durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet. Die Stopfsäule hat auf ihrer gesamten Länge eine Faserbewehrung 17 zur Erhöhung der Scherfestigkeit aufgrund sogenannter Faserkohäsion. In Fig. 1 a vertical section through the floor shows a stuffing column 11 which starts from the floor surface 12 and whose column base 13 stands on a load-bearing floor layer 14 (support layer) or extends slightly into it. Above the load-bearing bottom layer 14 , a less supportable bottom layer 15 (soft layer) is shown, which extends to the surface 12 . The border between the two layers is indicated by a dashed line 16 . The stuffing column has a fiber reinforcement 17 along its entire length to increase the shear strength due to so-called fiber cohesion.

In Fig. 2 ist Stopfsäule 11 gezeigt, die von der Bodenoberfläche 12 ausgeht und deren Säulenfuß 13 relativ weit in eine mäßig tragfähige Bodenschicht 14 (Tragschicht) hineinreicht. Oberhalb der Tragschicht 14' befindet sich eine weniger stützfähige Bodenschicht 15 (Weichschicht), wobei die Grenze zwischen den beiden Schichten mit einer gestrichelten Linie 16 dargestellt ist. Wiederum oberhalb der Weichschicht 15 befindet sich eine stützfähige Deckschicht 17 mit ausreichender Stützfähigkeit für unbewehrte Stopfsäulen. Ausschließlich im Bereich der Weichschicht 15 ist die Säule mit einer Faserbewehrung 17 versehen, während der Säulenabschnitt 18 darunter und der Säulenabschnitt 19 darüber aus unbewehrtem Zugabematerial bestehen. In FIG. 2 tamped column 11 is shown emanating from the bottom surface 12 and the pedestal 13 relatively far 14 (support layer) extends into a moderately stable ground layer. Above the base layer 14 'is a less supportable bottom layer 15 (soft layer), the boundary between the two layers being shown with a dashed line 16 . Again above the soft layer 15 there is a supportable cover layer 17 with sufficient support for unreinforced darning columns. The column is provided with a fiber reinforcement 17 exclusively in the area of the soft layer 15 , while the column section 18 below and the column section 19 above consist of unreinforced addition material.

In Fig. 3 ist eine Stopfsäule 11 gezeigt, die von der Oberfläche 12 aus bis zum Säulenfuß 13 innerhalb einer weniger stützfähigen Bodenschicht 15' (Weichschicht) liegt. Auf ihrer gesamten Länge hat diese Säule eine Faserbewehrung 17. Die Säule ist somit als schwimmende Säule ausgeführt. Ein Lastabtrag erfolgt über die Mantelreibung. Der Faserbewehrungsanteil dieser Säule nimmt von unten nach oben zu, wie in der symbolischen Darstellung erkennbar. In Fig. 3 a stuffing column 11 is shown, which is from the surface 12 to the column base 13 within a less supportable bottom layer 15 '(soft layer). This column has fiber reinforcement 17 along its entire length. The column is therefore designed as a floating column. Load transfer takes place via the skin friction. The proportion of fiber reinforcement in this column increases from bottom to top, as can be seen in the symbolic representation.

Claims

1. A method for producing darning columns for the purpose of soil improvement or stabilization with the following method steps for producing one of the darning columns;
a deep vibrator is vibrated into the ground from the surface of the ground;
the stuffing column is built up from bottom to top in a vibrating tamping process;
at least in soil layers with low support capacity (soft layers), the stuffing column is made of fiber-offset, rolled addition material.

2. The method according to claim 1, characterized, that the stuffing column is made of sustainable soil layers fiber-free addition material is produced.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized, that the stuffing column with a thickened column base will be produced.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the stuffing column in a load-bearing layer of soil (Base course) ends.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that the stuffing column overall floating in layers of soil with low support capacity (soft layers) installed becomes.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that the fiber content in the stuffing column from bottom to top is increased.

7. Stuffing column in the ground for soil improvement or -stabilization, characterized, that they have at least one column section fiber-offset addition material comprising an intermediate layer low support capacity (soft layer).

8. stuffing column according to claim 7, characterized, that they are in supportable intermediate layers and / or one Base layer made of fiber-free addition material is.

9. darning column according to one of claims 7 to 8, characterized, that it is made with a thickened column base.

10. darning column according to one of claims 7 to 9, characterized, that they are in a load-bearing soil layer (base layer) ends.

11. stuffing column according to one of claims 7 to 9, characterized, that they overall floating in layers of soil (Soft layers) with low support capacity is installed.

12. stuffing column according to one of claims 7 to 11, characterized, that the fiber content in the addition material from below increases upwards.