DE10145288B4

DE10145288B4 - Method for producing stuffing columns

Info

Publication number: DE10145288B4
Application number: DE2001145288
Authority: DE
Inventors: Jochim Dipl.-Ing. Berg
Original assignee: Keller Grundbau GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: DE10145288A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein Tiefenrüttler in den Boden eingerüttelt wird und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt wird,
wobei die Dauer der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Tiefenrüttler abhängig von der Stützfähigkeit des Bodens über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit gleichbleibendem vorgegebenen Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist,
und das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens des Zugabematerials und der Rüttlerhöhe am Ende von Stopfintervallen eingestellt wird.A method for the production of Stopfsäulen to improve the soil properties of soil, in which a razor-like distribution of the soil surface from a deep vibrator is shaken into the soil and with the addition of additive material phase by phase in height stages pulled up and starting from individual height stages in phases in Stopfintervallen under compression shaking the feedstock and the soil,
wherein the duration of compaction of the feed material and the soil by the depth vibrator is varied depending on the supportability of the soil above the height so as to create a stuffing column of constant diameter predetermined addition material in the soil, providing sufficient bearing capacity in the lowest quality soil layers is measured
and maintaining the constant diameter by detecting and setting the volume of the addition material and the vibrator height at the end of stuffing intervals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem nach einem Raster über der Bodenoberfläche verteilt von der Bodenoberfläche aus Stopfsäulen aus Zugabematerial unter Verdichtung des Bodens hergestellt wird. Insbesondere wird hierzu jeweils ein Tiefenrüttler in den Baugrund eingerüttelt und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt; alternativ wird ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr in den Boden eingerammt oder eingerüttelt und nach Lösen des Deckels unter Einfüllen von Zugabematerial und unter in Rammintervallen durchgeführtem Verdichten des Zugabematerials und des Bodens durch einen in das Rohr eingeführten Rammbären stufenweise gezogen. Hierbei entsteht jeweils im Boden eine Säule aus verdichtetem Zugabematerial, die der Lastabtragung nach unten in tragfähige Bodenschichten dient und gleichzeitig durch das in den Boden eingebrachten Volumen zu einer Verdichtung des Bodenmaterials führt. Die Bodenqualität wird hiermit insgesamt verbessert. In Bodenschichten schlechterer Qualität, d. h. auch geringerer Stützfähigkeit für die eingebrachte Säule aus Zugabematerial wird hierbei mit größeren Zugabemengen gearbeitet bzw. die Stopfintervalle oder Rammintervalle werden bei Steigerung der Zugabemenge entsprechend verlängert. Im Ergebnis hat die fertiggestellte Säule in solchen Bodenschichten mit geringerer Stützfähigkeit wesentlich größeren Durchmesser als in gut tragfähigen bzw. stützfähigen Bodenschichten. In Oberflächennähe kommt verstärkt der Effekt hinzu, daß selbst Boden gleichmäßiger Qualität zur Oberfläche hin aufgrund der abnehmenden Auflast nachlassende radiale Stützfähigkeit für die Säule aus Zugabematerial hat, so daß diese sich tenden-ziell zur Bodenoberfläche hin trichterförmig erweitert. Die genannten Gegebenheiten werden hingenommen oder sogar angestrebt, weil angenommen wird, daß auf diese Weise Säulen gleichmäßiger Tragfähigkeit im Boden hergestellt werden können.The The invention relates to a method for producing stuffing columns for Improvement of the soil properties of subsoil, where after a Grid over the soil surface distributed from the soil surface from stuffing columns made of addition material under compaction of the soil. In particular, this is shaken in each case a deep vibrator in the ground and with the addition of additional material, pulled up in phases at different heights and starting from individual altitude levels in phases at stuffing intervals with compression of the feed material and the soil shaken; alternatively, one of a detachable lid Bottom closed tube rammed or shaken in the ground and after loosening of the lid under filling of addition material and compaction carried out at ramming intervals of the addition material and the soil by a ram introduced into the tube gradually drawn. This creates a column in each case in the soil compacted addition material, the load transfer down in viable Ground layers serves and at the same time by the introduced into the soil Volume leads to a compaction of the soil material. The soil quality is hereby improved overall. In soil layers worse Quality, d. H. also lower supportability for the introduced column from addition material is worked here with larger amounts added or the stuffing intervals or ramming intervals are increasing the amount added is extended accordingly. As a result, the finished column in such soil layers with lower support capacity much larger diameter as in well-sustainable or sustainable soil layers. Near the surface reinforced the effect added to that even ground uniform quality towards the surface decreasing radial support capacity due to decreasing load for the Pillar out Addition material has, so this tends to widen in a funnel shape towards the bottom surface. The given conditions are accepted or even aspired, because it is supposed to be up this way pillars uniform load capacity can be produced in the soil.

Aus der DE 32 34 918 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen aus Sand als bekannt vorausgesetzt, bei dem unabhängig von der vorliegenden Istfestigkeit des Bodens die Stopfsäule mit gleichbleibendem Durchmesser erzeugt wird. Es wird vorgeschlagen, von diesem Verfahren abzugehen und Stopfsäulen mit veränderlichem Durchmesser in Abhängigkeit von der Istfestigkeit des Bodens zu erzeugen, um dem Boden eine gleichförmige Festigkeit zu vermitteln. Hierbei wird weder ein Tiefenrüttler noch ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr verwendet.From the DE 32 34 918 C2 For example, it is known to provide a method for making sanding plug columns, in which, whatever the actual strength of the soil, the stub column is produced with a constant diameter. It is proposed to depart from this method and to produce variable diameter stuffing columns depending on the actual soil strength to impart uniform strength to the soil. Here, neither a deep vibrator nor a closed by a detachable lid down tube is used.

Aus der DE 41 30 339 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen mittels eines Tiefenrüttlers bekannt, bei dem der Baugrund mit optimiertem Materialeinsatz verbessert werden soll. Der gesteuerte Materialeinsatz wird dabei ebenfalls auf eine Homogenisierung der Bodeneigenschaften über der Tiefe der Stopfsäulen abgestellt, indem in weniger tragfähigen Bodenschichten eine erhöhte Zugabemenge, bezogen auf den Ziehfortschritt, eingebracht wird.From the DE 41 30 339 A1 a method for the production of Stopfsäulen means of a deep vibrator is known in which the ground with improved material use is to be improved. The controlled use of material is likewise geared to a homogenization of the soil properties above the depth of the stuffing columns by introducing an increased addition amount, based on the progress of the drawing, into less viable soil layers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu benennen, mit dem zufriedenstellende Säulenqualitäte bei rationalisierter Arbeitsweise erzeugt werden können. Diese Aufgabe wird durch die in den Patentenansprüchen 1 bis 4 jeweils aufgeführten Merkmale gelöst.Of the The present invention is based on the object, a method of the type mentioned above, with the satisfactory Column quality at streamlined Operation can be generated. This object is achieved by the in the patent claims 1 to 4 features listed solved.

Eine Lösung zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein Tiefenrüttler in den Boden eingerüttelt wird und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt wird, wobei die Dauer der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Tiefenrüttler abhängig von der Stützfähigkeit des Bodens über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit vorgegebenem gleichbleibenden Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, wobei das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens oder des Gewichts des Zugabematerials und der am Ende von Stopfintervallen erreichten Rütt lerhöhe eingestellt wird. Eine weitere Lösung zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr in den Boden eingerammt oder eingerüttelt wird und nach Lösen des Deckels unter Einfüllen von Zugabematerial und unter in Rammintervallen durchgeführtem Verdichten des Zugabematerials und des Bodens durch einen in das Rohr eingeführten Rammbären stufenweise gezogen wird, wobei die Intensität der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Rammbären abhängig von der Bodenstützfähigkeit über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit vorgegebenem gleichbleibenden Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, wobei das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens oder des Gewichts des Zugabematerials und der am Ende von Rammintervallen erreichten Rohrhöhe eingestellt wird. Mit den erfindungsgemäßen Methoden werden die Sorgfaltsanforderungen bezüglich der Bodenschichtung, die bei den bisherigen Methoden aufgrund der notwendigen Säulenverdickung in Weichschichten gelten, reduziert. Die vorangehenden Aufschlußbohrungen sind nur insoweit beachtlich, als die schlechteste Bodenqualität zu ermitteln ist. In rationeller Weise wird danach eine gleichbleibend dicke Säule hergestellt, deren Tragfähigkeit unabhängig von der Lage der Schichten durchgehend garantiert ist. Die gleichmäßige Dicke der jeweils hergestellten Säulen kann durch Wägung oder Volumenmessung der zugegebenen Mengen im Verhältnis zur Änderung der jeweiligen Rüttlertiefe bei Verwendung eines Tiefenrüttlers bzw. der Höhenlage des unteren Rohrendes bei Verwendung von Rohr und Rammbär überwacht bzw. eingestellt werden.A solution shows a method for the production of Stopfsäulen to improve the soil properties of soil, in which a razor-like distribution of the soil surface in each case a deep vibrator is shaken into the ground and with the addition of additive material phase by phase in height levels pulled up and phased from individual height stages shaking in tamping intervals with compaction of the feed material and the soil, wherein the duration of the compaction of the feed material and the soil by the deep vibrator depending on the supportability of the soil above the height is varied so that a Stopfsäule of addition material of a predetermined constant diameter in the soil being sized to have sufficient bearing capacity in the lowest quality soil layers, maintaining the uniform diameter by detecting and adjusting the volume or weight of the additive material and the Rütt lerhöhe reached at the end of Stopfintervallen is adjusted. Another solution shows a method for producing Stopfsäulen to improve the soil properties of ground, in which a raster-shaped distribution from the bottom surface of each of a detachable lid down closed pipe is rammed or shaken into the ground and after loosening the lid while filling Addition of material and under compaction of the addition material and the soil carried out in ramming intervals by a ram introduced into the tube, whereby the intensity of the compaction of the additive and the soil by the ram is varied depending on the ground support above the height such that a stuffing column from Zuga the same diameter diameter is produced in the soil, which is dimensioned for sufficient carrying capacity in the lowest quality soil layers, maintaining the uniform diameter by detecting and adjusting the volume or weight of the additive material and at the end of ramming intervals reached pipe height is set. With the methods according to the invention, the care requirements with regard to the layering of the soil, which apply in the previous methods due to the necessary column thickening in soft layers, are reduced. The preceding digestion wells are remarkable only insofar as the worst soil quality is to be determined. In a rational manner then a consistently thick column is produced, the load capacity is guaranteed regardless of the position of the layers throughout. The uniform thickness of each prepared columns can be monitored or adjusted by weighing or volume measurement of the added amounts in proportion to the change in the respective Rüttlertiefe using a deep vibrator or the altitude of the lower end of the pipe using pipe and Rammbär.

In praktischer Anwendung werden ca. ein bis drei Säulen mittels manueller Steuerung hergestellt und mit den dabei eingegebenen Daten anschließend die Automatik der verwendeten Vorrichtung für nachfolgend herzustellende Säulen programmiert.In Practical application will be about one to three columns using manual control produced and with the data entered then the Automatic of the device used for subsequently produced columns programmed.

Als Zugabematerial kann Kies, Splitt, Schotter, Sand oder deren Mischungen gegebenenfalls mit Bindemittel verwendet werden, wobei die Tragfähigkeit der einzelnen Säulen in geringerem Ausmaß von der Stützfähigkeit der einzelnen Bodenschichten abhängt. Weiterhin ist es möglich, Fertigmörtel oder Beton als Zugabematerial für die Säulen zu verwenden, die nach dem Aushärten bezüglich ihrer Fähigkeit zum Lastabtrag in den Boden im wesentlichen von der Stützfähigkeit der einzelnen Bodenschichten unabhängig sind.When Addition material may be gravel, grit, gravel, sand or mixtures thereof optionally be used with binder, the carrying capacity the individual columns to a lesser extent by the supporting capacity depends on the individual soil layers. Furthermore, it is possible ready-mixed mortar or concrete as addition material for the columns to use after curing in terms of their ability to Load transfer into the ground essentially of the supporting capacity the individual soil layers are independent.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Säule im Vergleich mit einer Säule nach dem Stand der Technik dargestellt.In the drawing is a column according to the invention in comparison with a Column after represented in the prior art.

1 zeigt eine Säule aus Zugabematerial nach dem Stand der Technik; 1 shows a column of addition material according to the prior art;

2 zeigt eine Säule gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 shows a column according to the present invention.

3 zeigt das Prinzip der Säulenherstellung mit einem Schleusenrüttler in zwei Phasen; 3 shows the principle of column production with a sluice vibrator in two phases;

4 zeigt das Prinzip der Säulenherstellung mit Senkrohr und Rammbär. 4 shows the principle of column production with countersink and ram.

1 ist in einem Schnitt durch die Bodenschichten zu erkennen, daß unter einer Bodenoberfläche 11 eine tragfähige Bodenschicht 13, eine Weichschicht 14 und darunter eine tragfähige Bodenschicht 15 liegen. Eine nach einem bisherigen Verfahren hergestellte Stopfsäule 12 aus Zugabematerial, die mit einem Tiefenrüttler hergestellt sein kann, weist in den tragfähigen Bodenschichten 13, 15 jeweils geringeren Durchmesser auf und hat im Bereich der Weichschicht 14 eine deutliche Durchmesservergrößerung. Die Höhenlage der Durchmesservergrößerung muß bei der Herstellung sorgfältig nach der Höhenlage der Weichschicht eingestellt werden. In Nähe der Bodenoberfläche entsteht eine geringe Durchmessererweiterung. 1 is seen in a section through the soil layers, that under a soil surface 11 a stable soil layer 13 , a soft layer 14 and below, a viable soil layer 15 lie. A Stopfsäule produced according to a previous method 12 of addition material that may be made with a deep vibrator points in the load-bearing soil layers 13 . 15 each smaller diameter and has in the soft layer 14 a significant increase in diameter. The altitude of the increase in diameter must be carefully adjusted in the preparation of the altitude of the soft layer. Near the bottom surface there is a small diameter enlargement.

In 2 ist in einem Schnitt durch die Bodenschichten gezeigt, wie unter einer Bodenoberfläche 11 eine gleiche Bodenschichtung wie in 1 mit einer tragfähigen Schicht 13, einer Weichschicht 14 und einer wieder besser tragfähigen Bodenschicht 15 liegt. Eine mittels eines Tiefenrüttlers hergestellte erfindungsgemäße Bodensäule 12 hat hierbei unabhängig von der Stützfähigkeit der einzelnen Bodenschichten über der Höhe gleichen Durchmesser. Hierbei ist der Durchmesser so bemessen, daß in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität, hier also der Weichschicht 14, noch eine ausreichende Tragfähigkeit der Bodensäule 12 vorliegt. Die Herstellung der Bodensäule ist damit fehlersicher.In 2 is shown in section through the soil layers, as under a soil surface 11 an equal stratification as in 1 with a stable layer 13 , a soft layer 14 and a better sustainable soil layer 15 lies. A soil column produced by means of a deep vibrator according to the invention 12 has the same diameter regardless of the supportability of the individual soil layers above the height. Here, the diameter is such that in the soil layers with the lowest quality, here the soft layer 14 , still a sufficient load capacity of the soil column 12 is present. The production of the soil column is thus fail-safe.

3 zeigt in einem vertikalen Schnitt durch den Boden links einen Schleusenrüttler 21, der bis zu einem tiefsten Punkt von der Bodenoberfläche 11 aus durch eine tragfähige Bodenschicht 13 und eine Weichschicht 14 bis in eine weitere tragfähige Bodenschicht 15 eingerüttelt ist. Die Rüttelbewegungen werden durch Radialpfeile 17 symbolisiert. 3 zeigt rechts den gleichen Schleusenrüttler 21, der um eine gewisse Höhe vom tiefsten Punkt aus unter Ausfließen von Säulenmaterial 16 wie Schotter aus einer unteren Öffnung 22 zurückgezogen worden ist. Durch einen Doppelpfeil 18 ist eine Stopfbewegung symbolisiert, die der Schleusenrüttler jeweils nach einem Ziehen um die genannte vorgegebene Höhe ausführt, um das Säulenmaterial 16 zu verdichten. Am Schleusenrüttler 21 sind ein seitlich vorbeiführendes Schleusenrohr 23 mit der unteren Öffnung 22, eine elastische Kupplung 24 und ein Gestängerohr 25, über das das Zugabematerial zufließt, im einzelnen erkennbar. 3 shows in a vertical section through the bottom left of a sluice shaker 21 that reaches to a lowest point from the ground surface 11 out through a viable soil layer 13 and a soft layer 14 into another viable soil layer 15 is shaken. The shaking movements are by radial arrows 17 symbolizes. 3 shows right the same lock vibrator 21 which is at a certain height from the lowest point under the flow of column material 16 like gravel from a lower opening 22 has been withdrawn. By a double arrow 18 a stuffing movement is symbolized, which the lock vibrator performs after pulling around said predetermined height to the column material 16 to condense. At the lock vibrator 21 are a laterally passing lock tube 23 with the lower opening 22 , an elastic coupling 24 and a drill pipe 25 , over which the feed material flows, recognizable in detail.

4 zeigt ein von der Bodenoberfläche 11 durch die bereits beschriebenen Bodenschichten 13, 14 bis in die Bodenschicht 15 niedergebrachtes und aus dieser bereits wieder gezogenes Senkrohr 31, aus dem Zugabematerial 16 unten ausgeflossen ist, das von oben in das Senkrohr 31 eingegeben worden ist, wie durch den Pfeil 19 angedeutet und das mittels eines Rammbären 32, der sich innerhalb des Senkrohres 31 bewegt, verdichtet worden ist. Der Rammbär 32 ist mittels einer Anordnung aus Seil 33 und Rolle 34 auf und ab bewegbar, wie durch den Doppelpfeil 20 angedeutet. 4 shows one from the ground surface 11 through the soil layers already described 13 . 14 into the soil layer 15 lowered and from this already drawn again lowering tube 31 , from the addition material 16 flowed down, the top of the sinker 31 been entered is like the arrow 19 indicated and that by means of a Rammbären 32 that is inside the sinker 31 moved, compressed. The ram 32 is by means of an arrangement of rope 33 and role 34 Movable up and down, as by the double arrow 20 indicated.

Claims

Method of making plug columns for improvement the soil properties of subsoil, where in grid-like distribution from the soil surface from each a deep vibrator shaken into the ground and with the addition of additional material in phases at altitudes pulled upwards and phased from individual height levels at stuffing intervals with compression of the addition material and the Soil is shaken, in which the duration of the compaction of the feedstock and the soil the deep vibrator depending on the support ability of the soil over the height is varied so that a tamped column from addition material of constant predetermined diameter in Soil is created, which has sufficient viability in the soil layers with the lowest quality is measured and maintaining the constant diameter by grasping and putting into ratio the volume of the addition material and the vibrator height at the end of stuffing intervals is set.

Method of making plug columns for improvement the soil properties of subsoil, where in grid-like distribution from the soil surface from each a deep vibrator shaken into the ground and with the addition of additional material in phases at altitudes pulled upwards and phased from individual height levels in Stopfin tervallen under compression of the addition material and the Soil is shaken, in which the duration of the compaction of the feedstock and the soil the deep vibrator depending on the support ability of the soil over the height is varied so that a tamped column from addition material of constant predetermined diameter in Soil is created, which has sufficient viability in the soil layers with the lowest quality is measured and maintaining a constant diameter by detecting and setting the in-relationship Weight of addition material and vibrator height at the end of stuffing intervals is set.

Method of making plug columns for improvement the soil properties of subsoil, where in grid-like distribution from the soil surface each one of a detachable lid Bottom closed pipe is rammed or vibrated in the ground and after releasing of the lid under filling of addition material and compaction carried out in ramming intervals Addition material and the soil by a ram introduced into the tube gradually being pulled, the intensity of the densification of the additive material and the ground by the ram dependent from the ground support ability over the Height varies so will that one tamped column from addition material of constant predetermined diameter in Soil is created, which has sufficient viability in the soil layers with the lowest quality is measured and maintaining the constant diameter by grasping and putting into ratio the volume of the addition material and the pipe height at the end of ramming intervals is set.

Method of making plug columns for improvement the soil properties of subsoil, where in grid-like distribution from the soil surface each one of a detachable lid Bottom of the tube is rammed or vibrated in the ground and after releasing of the lid under filling of addition material and compaction carried out in ramming intervals Addition material and the soil by a ram introduced into the tube gradually being pulled, the intensity of the densification of the additive material and the ground by the ram dependent from the ground support ability over the Height varies so will that one tamped column from addition material of constant predetermined diameter in Soil is created, which has sufficient viability in the soil layers with the lowest quality is measured and maintaining the constant diameter by grasping and putting into ratio the weight of the additive material and the pipe height at the end of ramming intervals is set.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized that as Addition material used gravel, grit, crushed stone, sand or mixtures thereof becomes.

Method according to claim 5, characterized in that that additional material is used with binder additive.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that ready-mixed mortar as Addition material is used.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized that concrete is used as an addition material.