DE10154201A1

DE10154201A1 - Underground foundation procedure mixes suspension of fiber aggregates and binder for injection into ground already worked out by cutting fluid jets.

Info

Publication number: DE10154201A1
Application number: DE2001154201
Authority: DE
Inventors: Frank Otto
Original assignee: MONTACRETE TECH CHEMISCHE PROD
Current assignee: MONTACRETE TECH CHEMISCHE PROD
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-22

Abstract

The ground (23) round the structure (1) site is worked out by cutting fluid pumped down by line (11) jets (9) so the fluid (12) mixes with and fluidizes the ground. As the string (5) is raised slowly, it is revolved to work out a column of ground so the line (10) can now deliver a suspension of fiber (4) aggregates and binder (3) to the structure site below ground. The fiber suspension (18) is mixed on the surface (40) and injected below ground via nozzles (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewehrung von Bauteilen aus dem Tiefbau durch Fasern gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, eine insbesondere hierfür geeignete Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruches 17 und ein derart hergestelltes Bauteil gemäß Oberbegriff des Anspruches 22. The invention relates to a method for reinforcing components from civil engineering by fibers according to the preamble of claim 1, one especially for this suitable device according to the preamble of claim 17 and such manufactured component according to the preamble of claim 22.

In eng bebauten Gebieten ist es oft nicht möglich, in konventioneller Weise geböschte Baugruben für neue Bauwerke zu erstellen, da entweder der Platz nicht ausreicht oder bis an eine Nachbarbebauung heran gebaut werden soll. Zur Sicherung der Baugrube ist es aber zum Beispiel auch aus Gründen des Arbeitsschutzes unbedingt erforderlich, diese gegen den anstehenden Erddruck zu sichern. In zunehmendem Maße werden daher verbaute Baugruben erstellt. In densely built-up areas, it is often not possible in a conventional manner to create embankment pits for new structures, since either there is not enough space or should be built up to a neighboring building. To secure the But it is absolutely necessary, for example, for reasons of occupational safety required to secure them against the existing earth pressure. In increasing Dimensions are therefore built construction pits.

Hierbei unterscheidet man zwei grundsätzliche Arten des Verbaus einer Baugrube: einen weichen Verbau oder einen steifen Verbau. A distinction is made between two basic types of shoring a construction pit: a soft shoring or a rigid shoring.

Bei den weichen Verbauarten werden etwa Spundwände oder Trägerbohlsysteme eingesetzt, die während ihrer Funktionsdauer eine Verformung erfahren. Der hinter ihnen anstehende Baugrund bewegt sich und drückt mit dem aktiven horizontalen Erddruck gegen den Verbau. Darauf aufstehende Gebäude können durch diese Verformungen beschädigt werden. Daher werden weiche Verbauarten nur bei definierten und eher geringen Lastbedingungen eingesetzt. For the soft types of installation, sheet piling or girder screed systems are used used, which undergo deformation during their service life. The behind Soil in front of them moves and presses with the active horizontal Earth pressure against the shoring. Buildings standing on it can be accessed through this Deformations can be damaged. Therefore, soft shoring types are only used for defined and rather low load conditions.

In steifer Verbauart ausgeführte Verbaue verformen sich hingegen unter dem Erddruck nicht. Zu derartigen Verbauarten zählen zum Beispiel Bohrpfahlwände und Dichtwände sowie Schwergewichtsmauern. Der auf den steifen Verbauen lastende Erddruck wird von diesen sicher abgefangen und aufstehende Gebäude erleiden daher keine Schäden. Nachteilig an derartigen Verbauarten ist es allerdings, daß diese Verbauarten einen hohen Platzbedarf aufweisen und darüber hinaus in der Regel vor die bestehende Bebauung gesetzt werden müssen, da für ihre Herstellung auch entsprechender Arbeitsraum (Fläche und Höhe) benötigt wird. Dies ist in vielen Fällen allerdings dann aufgrund gegebener Platzverhältnisse nicht möglich. In contrast, sheeting which is carried out in a rigid construction deform under the Earth pressure is not. Such types of construction include, for example, bored pile walls and Sealing walls and heavyweight walls. The one burdening the rigid shoring Earth pressure is safely intercepted by them and buildings stand up therefore no damage. A disadvantage of such types of installation, however, is that these types of installation require a lot of space and also in the Rule must be placed in front of the existing buildings, as for their manufacture appropriate work space (area and height) is also required. This is in many However, cases then not possible due to the available space.

Deshalb wurden Verbausysteme entwickelt, die auch unter eine bestehende Bebauung gesetzt werden können und dort eine entsprechende Absicherung bilden. Derartige Verbaue können beispielsweise durch Hochdruckinjektionspfähle gebildet werden, bei denen durch ein relativ kleines Bohrloch mittels einer Injektionslanze eine Suspension aus Baustoffen derart mittels Hochdruck in den Untergrund gepreßt wird, daß sich das Korngerüst des anstehenden Bodens auflöst und sich vollständig mit der Suspension vermischt und abhärtet. Vorab wird im sogenannten Rotaryverfahren das Bohrloch bis zur gewünschten Tiefe gebohrt und anschließend die Injektionseinheit drehend nach oben gezogen. Bei einer typischen Ausführungsanordnung des Hochdruckinjektionsverfahrens wird aus zwei horizontal angeordneten Düsen wird dabei Wasser oder Suspension mit einem Druck von 200 bis 600 bar in den Untergrund gepreßt. Der Durchmesser der eingesetzten Schneiddüsen beträgt ca. 2 bis 3 mm. Dieser sogenannte Schneidstrahl löst dabei das Korngefüge mit einer Reichweite bis zu 1,5 Meter abhängig vom Druck und vom Bodenaufbau auf. Durch zwei ebenfalls horizontal angeordnete Düsen unterhalb der Schneiddüsen wird mit ca. 10 bis 40 bar Druck eine Baustoffsuspension in das aufgelöste und sich in Bewegung befindliche Bodengefüge gepreßt. Durch die Drehbewegung beim Ziehen der Verpreßgarnitur entsteht eine In-Situ-Betonsäule mit bis zu drei Metern Durchmesser. Dadurch wird nach dem Erhärten der Suspension eine Injektionssäule erstellt, bei der die Bestandteile des anstehenden Bodens als Zuschlagstoffe fungieren, ein sogenannter In-Situ-Beton. That is why sheeting systems have been developed that also fit under an existing one Buildings can be set and form an appropriate protection there. Such structures can be formed, for example, by high-pressure injection piles be in which through a relatively small borehole using an injection lance Suspension from building materials is pressed into the ground using high pressure is that the grain structure of the existing soil dissolves and completely mixed with the suspension and hardened. In advance, the so-called Rotary process drilled the borehole to the desired depth and then the Injection unit rotated upwards. In a typical Execution arrangement of the high pressure injection method is arranged from two horizontally Water or suspension is injected into the nozzles at a pressure of 200 to 600 bar Pressed underground. The diameter of the cutting nozzles used is approx. 2 up to 3 mm. This so-called cutting jet loosens the grain structure with a Range up to 1.5 meters depending on the pressure and the floor structure. By two also horizontally arranged nozzles below the cutting nozzles are included approx. 10 to 40 bar pressure a building material suspension in the dissolved and in Moving soil structure pressed. By the rotating movement when pulling the grouting set creates an in-situ concrete column with up to three meters Diameter. This will make an injection column after the suspension hardens created in which the components of the existing soil as aggregates act, a so-called in-situ concrete.

Nachteilig an dieser Art der Herstellung von Verbauen ist es, daß je nach Belastung die Hochdruckinjektionspfähle sehr große Ausmaße annehmen müssen, etwa um anstehende Lasten sicher abzufangen. Bei anderen Arten der Herstellung von steifen Verbauen ist es möglich, die Verbaue gleich inklusive einer Bewehrung herzustellen. Die Hochdruckinjektionspfähle sind hingegen unbewehrt. Im Gegensatz zur Verwendung bewehrter Verbaue können für diese Hochdruckinjektionspfähle bei statischen Berechnungen daher auch keine Biegezugfestigkeiten angesetzt werden. Deshalb können in aller Regel die Hochdruckinjektionspfähle nur dann statisch sicher ihre geforderte Funktion erfüllen, wenn sie im Gegensatz zu den anderen, relativ schlanken bewehrten Wänden entsprechend große Abmessungen aufweisen. The disadvantage of this type of manufacture of shoring is that depending on the load the high pressure injection piles have to take on very large dimensions, for example around to safely intercept pending loads. For other types of manufacturing stiff sheeting, it is possible to have the sheeting including reinforcement manufacture. The high-pressure injection piles, on the other hand, are not reinforced. In contrast for the use of reinforced sheeting can be used for these high-pressure injection piles therefore no bending tensile strengths are to be used for static calculations. For this reason, the high-pressure injection piles can usually only be static certainly perform their required function if, unlike the others, relatively slim reinforced walls have correspondingly large dimensions.

Unbewehrte Bauteile dürfen in der Statik nicht mit Biegezugfestigkeiten angesetzt werden. Sie werden daher wie Schwergewichtsmauern behandelt, d. h. horizontale Kräfte werden nur über den Scherwiderstand in der Mauer abgetragen. Dies hat zur Folge, daß unbewehrte Wände und damit auch Hochdruckinjektionspfähle zum Abtragen von Horizontalkräften sehr massiv gebaut sein müssen. Darunter leidet die Wirtschaftlichkeit solcher großvolumiger Systeme. In the statics, unreinforced components must not have bending tensile strengths become. They are therefore treated like heavyweight walls, i.e. H. horizontal Forces are only removed via the shear resistance in the wall. This has to Consequence that unreinforced walls and thus also high pressure injection piles for Removal of horizontal forces must be very massive. She suffers from it Economy of such large-volume systems.

Der gleichzeitige Einbau von Fasern und Frischbeton zur Bewehrung des Betons ist beispielsweise aus der Faserspritzbetontechnik bekannt. Insbesondere im Tunnelbau werden für eine erste Sicherung des freigelegten Gebirges Sicherungen mit Spritzbeton eingesetzt, in zunehmendem Maße auch mit Faserspritzbeton. Dabei wird ein Gemisch aus Bindemittel, Zuschlagstoff, Fasern und Wasser mittels Druckluft an die Gebirgswand gespritzt. Der anhaftende Beton bindet sehr schnell ab und bildet eine erste Schale im aufgefahrenen Tunnel. Beim Einsatz von Faserspritzbeton weist diese Schale relativ hohe Festigkeiten verbunden mit hoher Biegefestigkeit auf. Faserspritzbeton ist mit sehr wenig Wasser angemischt und wird fast trocken mit Förderluft ausgetragen. Aufgrund des geringen Wassergehaltes kann es im Fördersystem (Mischer, Pumpe, Austragdüse, Schläuche) auch bei Stillständen nicht zu Entmischungen kommen. Beim Verblasen von Faserspritzbeton werden relativ hohe Volumenströme durch Düsen mit ca. 80 mm Durchmesser geblasen. Die Länge der Fasern sollte ca. ein Drittei des Düsendurchmessers nicht überschreiten, also maximal ca. 30 mm. Bei längeren Fasern kommt es zu Verstopfungen in der Düse, alternativ müßte ansonsten ein größerer Düsenquerschnitt gewählt werden. The simultaneous installation of fibers and fresh concrete to reinforce the concrete is known, for example, from shotcrete technology. Especially in Tunnels are used for a first backup of the exposed mountains Shotcrete used, increasingly also with shotcrete. there is a mixture of binder, aggregate, fibers and water Compressed air sprayed onto the mountain wall. The adhering concrete sets very quickly and forms a first shell in the opened tunnel. When using Shotcrete fiber, this shell has relatively high strength combined with high flexural strength on. Shotcrete is mixed with very little water and becomes almost dry with Conveyed air discharged. Due to the low water content, it can be in Conveyor system (mixer, pump, discharge nozzle, hoses) not closed even when the machine is at a standstill Separations come. Blowing fiber shotcrete is relatively high Volume flows blown through nozzles with a diameter of approx. 80 mm. The length of the Fibers should not exceed about a third of the nozzle diameter, so maximum approx. 30 mm. With longer fibers, there are blockages in the nozzle, alternatively, a larger nozzle cross section would otherwise have to be selected.

Es sind weiterhin mit der DE 40 13 801 A1 Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen auch die Herstellung von Hochdruckinjektionspfählen aus bewehrten Materialien möglich sein soll. Hierbei wird ein an sich auf normale Weise hergestellter Hochdruckinjektionspfahl dadurch bewehrt, daß beim Rückzug des Bohrgestänges zusätzlich zu dem durch das Bohrgestänge hindurch gepreßten Baustoff separat zugeführte Bewehrungsmittel in Form von Stahlfasern zugemischt werden. Diese Stahlfasern werden durch Zusatzeinrichtungen an dem Bohrgestänge von über Tage separat zugeführt und treten erst im Bereich der Schneiddüsen des Bohrgestänges aus diesen Zusatzeinrichtungen aus. Die Stahlfasern können beispielsweise durch Druckluft eingeblasen oder durch eine zusätzliche Suspension eingeschwemmt werden und mischen sich erst im Bereich des Austrittes aus der Zusatzeinrichtung mit der eigentlichen Baustoffsuspension. Dies erfordert komplizierte und hinsichtlich der Bedienung und Wartung sowie des technischen Einsatzes aufwendige und anfällige zusätzliche Einrichtungen an dem Bohrgestänge, darüber hinaus wird eine zusätzliche Flüssigkeit als Träger für den Transport der Stahlfasern benötigt. Hierdurch wird aber der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens im Bereich der Herstellung des Hochdruckinjektionspfahles nachteilig verändert. Methods have also been proposed with DE 40 13 801 A1, with which also made the production of high-pressure injection piles from reinforced Materials should be possible. Here, one is made in a normal way High-pressure injection pile reinforced by the fact that when the drill pipe is withdrawn in addition to the building material pressed through the drill pipe separately supplied reinforcement in the form of steel fibers. This Steel fibers are made by additional equipment on the drill string of over days fed separately and only emerge in the area of the cutting nozzles of the drill pipe these additional devices. The steel fibers can, for example, by Compressed air blown in or washed in by an additional suspension are and only mix in the area of the exit from the additional device the actual building material suspension. This requires complicated and in terms of Operation and maintenance as well as the technical use complex and fragile additional facilities on the drill pipe, in addition, one additional liquid is required as a carrier for the transport of the steel fibers. This will but the moisture content of the soil in the area of the production of the High pressure injection pile adversely changed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Hochdruckinjektionspfählen derart weiterzuentwickeln, daß eine Herstellung von bewehrten Hochdruckinjektionspfählen durch nur wenige und einfache Modifikationen der entsprechenden Einrichtungen zur Hochdruckinjektion möglich ist und darüber hinaus eine sichere und gleichmäßige Zumischung der Bewehrungsmittel und damit eine gleichmäßige Mischung des Bewehrungsmittel innerhalb des Hochdruckinjektionspfahles gewährleistet ist. The object of the present invention is therefore to provide a known method for To further develop the production of high-pressure injection piles such that a Manufacture of reinforced high-pressure injection piles using just a few and simple ones Modifications of the corresponding facilities for high pressure injection is possible and in addition a safe and even admixture of the Reinforcement means and thus a uniform mixture of the reinforcement within the High pressure injection pile is guaranteed.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1, hinsichtlich der Vorrichtung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 17 und hinsichtlich des Bauteiles aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 22 jeweils in Zusammenwirken mit den Merkmalen des zugehörigen Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object of the invention is achieved with regard to the method from the characterizing features of claim 1, with respect to Device from the characterizing features of claim 17 and with regard to Component from the characterizing features of claim 22 each in Interaction with the characteristics of the associated generic term. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bewehrung von Bauteilen aus dem Tiefbau durch Fasern, insbesondere von Bauteilen aus Beton und insbesondere in Form von Grundbauwerken als Trag- oder Abdichtungskörper, wobei die Bauteile im Wege der Vermischung von Bindemitteln, ggf. zusätzlichen Zuschlägen, Fasern und Bindeflüssigkeit mit dem Boden und im Boden selbst mittels Hochdruckinjektionsverfahren hergestellt werden. Ein derartiges gattungsgemäßes Verfahren wird dadurch weiterentwickelt, daß räumlich getrennt von dem Einbauort des Bauteiles im Boden die Fasern einer Suspension aus Bindemitteln, Zuschlägen und Bindeflüssigkeit beigemengt und gemeinsam mit dieser Suspension durch Fördersysteme bis zum Einbauort des Bauteiles gefördert werden, wobei dort die faserhaltige Suspension unter Druck mittels Verfülldüsen in den Boden eingebracht wird. Hierdurch wird es möglich, die Aufbereitung der Suspension und die gleichmäßige Mischung der Fasern in der Suspension einfach über Tage vorzunehmen und gleichwohl korrekte Zusammensetzungen der Suspension sowie der Verteilung der Fasern in der Suspension zu erzielen. Hierdurch wird es auch vermieden, daß sich beim Mischen der Fasern mit der Suspension die Fasern in der sich bildenden Säule des Bauwerkes absinken und sich daher eine Entmischung einstellt. Ebenfalls ist es möglich, mit dieser Vorgehensweise gezielte Durchmesser des Bauteiles einzustellen, die über den ganzen Querschnitt im wesentlichen gleiche Festigkeitseigenschaften aufweisen. Durch diese gleichmäßige Ausgestaltung des Bauteiles sowie die starke Erhöhung der statisch dann auch ansetzbaren Biegezugfestigkeiten kann eine erhebliche Volumenreduzierung des Bauteiles (die verbaute Kubatur wird bis um den Faktor 5, die Abmessungen der einzelnen Säule um den Faktor 2 verringert) erreicht werden, ohne daß die statischen Eigenschaften darunter leiden. Dies erlaubt eine starke Kostenersparnis gegenüber unbewehrten Hochdruckinjektionskörpern, darüber hinaus wird der Einsatz der Hochdruckinjektionstechnik auch in räumlich beengten Verhältnissen möglich, bei denen bisher VdW-Verbauarten (vor der Wand-Verbauarten) erforderlich wurden. The invention relates to a method for reinforcing components from the Civil engineering by means of fibers, in particular of concrete components and in particular in Form of basic structures as a supporting or sealing body, the components in Ways of mixing binders, possibly additional additives, fibers and Binding liquid with the soil and in the soil itself High pressure injection processes are manufactured. Such a generic method is thereby further developed that spatially separate from the installation location of the component in the ground the fibers of a suspension of binders, aggregates and binding liquid added and together with this suspension through conveyor systems to Installation location of the component are promoted, where the fibrous suspension below Pressure is introduced into the soil by means of filling nozzles. This will make it possible to prepare the suspension and evenly mix the fibers in the suspension is easy to carry out for days and is nevertheless correct Compositions of the suspension and the distribution of the fibers in the suspension to achieve. This also avoids that when mixing the fibers with the suspension, the fibers sink in the column of the building that is being formed and therefore segregation occurs. It is also possible with this Procedure to set the specific diameter of the component, which over the whole Cross section have substantially the same strength properties. By this uniform design of the component and the strong increase in static then attachable bending tensile strengths can be considerable Volume reduction of the component (the installed cubature is up to a factor of 5) Dimensions of the individual column reduced by a factor of 2) can be achieved without the static properties suffer from it. This allows considerable cost savings compared to unreinforced high-pressure injection bodies, moreover the Use of high-pressure injection technology even in confined spaces possible where previously VdW installation types (before the wall installation types) were required were.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß nach dem Absenken der Injektionsvorrichtung in den Boden während des Rückzuges der rotierenden Injektionsvorrichtung an die Oberfläche in einer ersten Zone eine Erosion des Bodens am Einbauort des Bauteiles durch unter Hochdruck aus Schneiddüsen austretende Schneidflüssigkeit erfolgt und in einer nachfolgenden Zone die faserhaltige Suspension über das Injektionsgestänge durch Verfülldüsen in den erodierten Boden eingebracht wird. Hierbei entspricht diese Vorgehensweise im wesentlichen der bekannten Vorgehensweise der Hochdruckinjektion, wobei aber statt der üblicherweise unbewehrten Suspension nunmehr die mit Fasern bewährte Suspension in den durch die Schneiddüsen erodierten Boden eingebracht wird. Hierbei wird in erster Ausgestaltung nach dem konventionellen Einbohren der Injektionsvorrichtung beim Rückzug der Injektionsvorrichtung eine Erosion des Bodens am Einbauort des Bauteiles mit dem Hochdruckinjektionsverfahren derart erfolgen, daß das durch die unter Hochdruck austretende Schneidflüssigkeit erodierte Bodengemisch fließfähig wird. Durch dieses fließfähige Gemisch aus am Einbauort vorhandenem Boden und Schneidflüssigkeit wird das Korngefüge des Bodens aufgelockert und der Boden mit der Schneidflüssigkeit vermischt. Hierdurch kann die ebenfalls unter Druck stehende und in dieses Gemisch eingebrachte Suspension sich mit diesem Gemisch inniglich vermischen und dabei die Hochdruckinjektionssäule im wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt ausbilden. Durch das Einbringen der schon vorab mit den Fasern gemischten Suspension direkt vor Ort in das Bauteil wird zum einen sicher verhindert, daß sich Entmischungen der Fasern in dem Bauteil ergeben, die bei der bekannten Vorgehensweise einer Einmischung der Fasern erst an dieser Stelle in die Suspension auftreten können. Darüber hinaus ist die konstruktive Ausgestaltung der Injektionsvorrichtung weitgehend identisch mit derjenigen der konventionellen Hochdruckinjektion, so daß hier auf bewährte Technik zurückgegriffen werden kann. Lediglich hinsichtlich der Zumischung der Fasern sowie der Einstellung der genauen Zusammensetzung der Suspension müssen hier entsprechende Vorkehrungen getroffen werden, die über Tage leichte Modifikationen der entsprechenden Einrichtungen und Aggregate erfordern. A preferred embodiment of the method according to the invention provides that after lowering the injection device into the ground during the Retraction of the rotating injection device to the surface in a first zone Erosion of the soil at the installation site of the component due to high pressure Cutting fluid emerging from cutting nozzles takes place and in a subsequent one Zone the fibrous suspension over the injection rod through filling nozzles in the eroded soil is introduced. This procedure corresponds to the essential of the known procedure of high pressure injection, but instead of the usually unreinforced suspension, the one that has been tried and tested with fibers Suspension is introduced into the soil eroded by the cutting nozzles. Here, in a first embodiment, after conventional drilling Injection device when the injection device withdrawn, erosion of the soil on Installation location of the component with the high pressure injection process take place in such a way that which was eroded by the cutting fluid escaping under high pressure Soil mixture becomes flowable. This flowable mixture of at the installation site Existing soil and cutting fluid loosen the grain structure of the soil and the soil mixed with the cutting fluid. This can also pressurized suspension introduced into this mixture mix this mixture intimately and thereby the high pressure injection column in the form substantially evenly over the entire cross-section. By the Introduce the suspension, which has already been mixed with the fibers, directly on site into the On the one hand, component is reliably prevented from separating the fibers in the Component result in the known procedure of interference Fibers can only appear in the suspension at this point. In addition, the constructive design of the injection device largely identical to that of conventional high pressure injection, so that here on proven technology can be used. Only with regard to the admixture of the fibers as well setting the exact composition of the suspension here Appropriate precautions are taken, the slight modifications over the day of the appropriate facilities and units.

Von Vorteil ist es, wenn der Druck der Suspension beim Verfüllen am Einbauort des Bauteiles zwischen 10% und 20% des üblichen Druckes an den Schneiddüsen bei der Erosion nach dem Hochdruckinjektionsverfahren beträgt. Hierdurch wird ein sicheres Durchmischen des erodierten Bodens am Einbauort des Bauteiles mit der faserbewehrten Suspension erreicht. Als weiteres Kriterium für die Einstellung des Druckes der Suspension kann angenommen werden, daß der Druck der Suspension beim Verfüllen am Einbauort des Bauteiles zwischen 10 bar und 40 bar beträgt. Eine verbesserte Vermischung des erodierten Bodens mit der Suspension läßt sich auch dadurch erreichen, daß durch die aus den Schneiddüsen austretende Schneidflüssigkeit ein Sogeffekt auf die benachbart dazu austretende faserhaltige Suspension ausgeübt wird und eine verbesserte Verwirbelung der Suspension im Boden erfolgt. Hierdurch kann der Druck der Suspension geringer gehalten werden als der Druck der Schneidflüssigkeit, ohne daß eine verschlechterte Mischung mit dem Boden auftritt. It is advantageous if the pressure of the suspension when filling at the installation site of the Component between 10% and 20% of the usual pressure at the cutting nozzles erosion after the high pressure injection process. This will be a safe mixing of the eroded soil at the installation location of the component with the fiber-reinforced suspension reached. As another criterion for hiring the Pressure of the suspension can be assumed to be the pressure of the suspension when filling at the installation site of the component is between 10 bar and 40 bar. A improved mixing of the eroded soil with the suspension can also thereby achieve that through the emerging from the cutting nozzles Cutting fluid a suction effect on the adjacent fiber-containing suspension is exercised and there is an improved swirling of the suspension in the soil. As a result, the pressure of the suspension can be kept lower than the pressure the cutting fluid without causing a deteriorated mix with the soil occurs.

Es ist denkbar, daß für die Fasern unterschiedliche Werkstoffe, insbesondere Stahl, Kunststoffe, Mineralgläser oder textile Materialien oder in ihren Verstärkungseigenschaften ähnliche faserartig ausbildbare Materialien verwendet werden. Derartige Bewehrungsmaterialien dienen dazu, innerhalb des Bauteiles entsprechende Zugkräfte zu übertragen, die beispielsweise von Beton-Bauteilen ohne entsprechende Bewehrung ansonsten nicht sicher aufgenommen werden können. It is conceivable that different materials, in particular steel, for the fibers Plastics, mineral glasses or textile materials or in their Reinforcing properties similar fibrous materials can be used. such Reinforcement materials are used within the component To transmit tensile forces, for example, of concrete components without corresponding Otherwise, reinforcement cannot be safely absorbed.

Vorteilhafte Werte für die Länge der Fasern liegen dann vor, wenn die Länge der Fasern zwischen ¹/₇ und ¹/₂, vorzugsweise zwischen ¹/₄ und ¹/₃ des Durchmessers der Verfülldüsen beträgt. Hierdurch ist sicher gewährleistet, daß die Fasern sowohl innerhalb der Fördereinrichtungen bis hin zur Verfülldüse als auch innerhalb der Verfülldüse sich nicht verklumpen können bzw. sich keine sogenannte Igelbildung, bei der die Fasern sich stachelartig zueinander verklemmen, einstellt. Hierbei ergeben sich unter Zugrundelegung entsprechender Durchmesser der Verfülldüse vorteilhafte Werte für die Länge der Fasern zwischen 4 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 6 mm. Advantageous values for the length of the fibers are present when the length of the fibers is between ^_1/7 and ^_1/2, preferably between ^_1/4 and ¹ is ₃ / the diameter of the Verfülldüsen. This reliably ensures that the fibers cannot clump within the conveying devices up to the filling nozzle as well as within the filling nozzle and that no so-called hedgehog formation occurs, in which the fibers jam together like a spike. On the basis of appropriate diameters of the filling nozzle, this results in advantageous values for the length of the fibers between 4 mm and 20 mm, preferably between 5 mm and 6 mm.

Von besonderem Einfluß auf die Förderfähigkeit und die Sedimentationsstabilität der sich ergebenden Suspension ist es, wenn die Fasern in die Suspension mit einem Gewichtsanteil von 35 kg/m³-200 kg/m³, vorzugsweise von im wesentlichen 100 kg/m³ Suspension eingebracht werden. Hierdurch ist es möglich, daß sich als Suspension eine sedimentationsstabile Bindemittelsuspension einstellt, in der sich die Fasern auch bei Stillstand der Förderung der faserhaltigen Suspension nicht entmischen. Dadurch ist erreicht, daß sowohl während des Transportes der Suspension von der Mischstation bis hin zur Verfülldüse als auch im sich bildenden Bauteil eine Entmischung von Fasern und Suspension auch dann nicht auftritt, wenn sich die Suspension in Ruhe befindet. Somit ist immer gewährleistet, daß bei entsprechend gleichmäßig in der Suspension eingemischten Fasern diese Fasern ebenfalls gleichmäßig in dem hergestellten Bauteil vorliegen und darüber hinaus bei Fertigungsunterbrechungen keine Probleme mit der Förderfähigkeit innerhalb des Fördersystems auftreten. It is of particular influence on the conveying capacity and the sedimentation stability of the resulting suspension if the fibers are introduced into the suspension with a weight fraction of 35 kg / m ³ -200 kg / m ³ , preferably essentially 100 kg / m ³ suspension , This makes it possible for the suspension to be a sedimentation-stable binder suspension in which the fibers do not separate even when the fiber-containing suspension is stopped. It is thereby achieved that both during the transport of the suspension from the mixing station to the filling nozzle and in the component being formed, the fibers and suspension do not separate even when the suspension is at rest. This always ensures that if the fibers are mixed appropriately uniformly in the suspension, these fibers are also present uniformly in the component produced and, in addition, there are no problems with the conveyability within the conveyor system in the event of production interruptions.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Suspension eine zementhaltige Suspension verwendet wird. Eine derartige Zement-Suspension ermöglicht die Herstellung von hochfesten Beton-Bauteilen, darüber hinaus ist das Material Zement vielfältig erforscht und dessen Eigenschaften bekannt. It is particularly advantageous if a suspension containing cement is used as the suspension is used. Such a cement suspension enables the production of high-strength concrete components, in addition, the material cement is diverse researched and known its properties.

Besonders gute Eigenschaften hinsichtlich der Verarbeitung einer Zement- Suspension ergeben sich dann, wenn der Wasser/Feststoff-Wert (W/F-Wert) der Zementsuspension zwischen 0,3 bis 0,6, bevorzugt zwischen 0,40 und 0,47 und höchst bevorzugt zwischen 0,42 und 0,45 beträgt. Hierdurch bildet sich ein fließfähiges Gemisch aus Zement als Bindemittel, eventuellen Zuschlägen und in der Regel Wasser als Bindeflüssigkeit, das sich gut verarbeiten und fördern läßt. Auch ist bei einem derartigen Wasser/Feststoff-Wert sicher gewährleistet, daß eine Entmischung von in die Suspension eingebrachten Fasern und der Zement-Suspension auch in Ruhe nicht auftritt. Particularly good properties with regard to the processing of a cement Suspensions arise when the water / solids value (W / F value) of the Cement suspension between 0.3 to 0.6, preferably between 0.40 and 0.47 and most preferably between 0.42 and 0.45. This creates an impression flowable mixture of cement as a binding agent, possible aggregates and usually Water as a binding liquid that can be easily processed and pumped. Is also at Such a water / solids value ensures that segregation of fibers introduced into the suspension and the cement suspension also in Calm does not occur.

Von Vorteil ist es, wenn der Viskositätsbereich der Suspension derart eingestellt ist, daß die Suspension bei einer Messung in der Fließrinne gemäß DBV-Merkblatt (Vergußmörtel) eine Auslauflänge zwischen 35 und 60 cm aufweist. It is advantageous if the viscosity range of the suspension is set in such a way that the suspension during a measurement in the trough according to DBV leaflet (Grout) has an outlet length between 35 and 60 cm.

Eine genaue Einstellung der Zusammensetzung der Suspension läßt sich dann erreichen, wenn vor dem Einbringen der Suspension in die Injektionsvorrichtung eine Viskositätsmessung der aus Bindemitteln, Zuschlägen und Bindeflüssigkeit gemischten Suspension durchgeführt wird. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Suspension immer in der gleichen Zusammensetzung und damit den gleichen Fließeigenschaften vorliegt. An exact setting of the composition of the suspension can then be made achieve if one before introducing the suspension into the injection device Viscosity measurement of binders, aggregates and binding liquid mixed suspension is carried out. This ensures that the suspension always in the same composition and therefore the same Flow properties are present.

Ebenfalls kann dafür gesorgt werden, daß vor dem Einbringen der Suspension in die Injektionsvorrichtung eine Kontrolle und Regelung der Menge der zur Suspension zugegebenen Fasern durchgeführt wird. Damit läßt sich eine korrekte Einstellung der Mengenverhältnisse von Suspension und Fasern immer sicher gewährleisten, die für eine gute Förderfähigkeit der faserbewehrten Suspension von hoher Wichtigkeit ist. It can also be ensured that before the suspension is introduced into the Injection device a control and regulation of the amount of the suspension added fibers is carried out. This allows a correct setting of the Always ensure the quantitative ratios of suspension and fibers for good conveyability of the fiber-reinforced suspension is of great importance.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung gemäß Anspruch 17 zur Bewehrung von Bauteilen aus dem Tiefbau durch Fasern mittels Hochdruckinjektionsverfahren, die insbesondere zum Einsatz bei dem Verfahren nach Anspruch 1 geeignet ist. Eine derartige Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiddüsen der Hochdruckinjektionsvorrichtung in Rückzugsrichtung der Injektionsvorrichtung oberhalb der Verfülldüsen für die Einbringung der Suspension angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß beim Rückzug zuerst die Schneiddüsen den Boden erodieren und dann in kurzem zeitlichen Abstand die faserbewehrte Suspension in diese erodierte Bodenzone eingebracht wird. Hierbei ist ein vorteilhafter Wert für den Abstand von Schneiddüsen und Verfülldüsen, wenn die Schneiddüsen im wesentlichen 5 cm oberhalb der Verfülldüsen des Hochdruckinjektionssystems angeordnet sind. Dadurch ergibt sich noch ein zusätzlicher Verwirbelungseffekt, in dem die Schneiddüsen mit ihrem hohen Druck die Suspension mit sich reißen und noch weiter innerhalb des Bodens verteilen. The invention further relates to a device according to claim 17 for reinforcement of civil engineering components using fibers using high-pressure injection processes, which is particularly suitable for use in the method according to claim 1. A Such device is characterized in that the cutting nozzles High-pressure injection device in the withdrawal direction of the injection device above the filling nozzles are arranged for the introduction of the suspension. This will achieved that when cutting back, the cutting nozzles first erode the ground and then at short intervals the fiber-reinforced suspension eroded into it Bottom zone is introduced. Here is an advantageous value for the distance from Cutting nozzles and filling nozzles when the cutting nozzles are essentially 5 cm are arranged above the filling nozzles of the high-pressure injection system. This results in an additional swirl effect in which the Cutting nozzles with their high pressure pull the suspension with them and further inside spread the soil.

Vorteilhafte Werte für die Abmessungen der Verfülldüsen ergeben sich, wenn die Verfülldüsen einen lichten Durchmesser im Bereich zwischen 8 und 80 mm, vorzugsweise zwischen 12 mm und 36 mm, höchst vorzugsweise von 18 mm aufweisen. Hierdurch ist ein entsprechender Durchsatz der Suspension erzielbar, darüber hinaus können sich die durch die Verfülldüsen durchtretenden Fasern nicht verklumpen oder verigeln. Advantageous values for the dimensions of the filling nozzles result when the Filling nozzles with a clear diameter in the range between 8 and 80 mm, preferably between 12 mm and 36 mm, most preferably 18 mm exhibit. A corresponding throughput of the suspension can be achieved in this way in addition, the fibers passing through the filling nozzles cannot clump or screw up.

Von wesentlichem Vorteil für den Betrieb einer derartigen modifizierten Hochdruckinjektionseinrichtung ist es, wenn oberirdisch des Einbauortes alle Aggregate zur Durchführung einer Hochdruckinjektion sowie zur Aufbereitung und Mischung der Suspension und der Fasern sowie zur Kontrolle der Mischungsverhältnisse angeordnet sind. Hierdurch sind alle Aggregate frei zugänglich und gut zu warten, darüber hinaus ist bei Störungen gewährleistet, daß Reparaturen kurzfristig und ohne große Probleme und vor allem ohne Rückhub des Injektiongestänges ausgeführt werden können. Von Vorteil ist es dabei, wenn als Förderpumpe für die faserhaltige Suspension eine Verdrängerpumpe einsetzbar ist. Of essential advantage for the operation of such a modified It is a high-pressure injection device if all of the aggregates for the installation site are above ground Carrying out a high pressure injection as well as for processing and mixing the Suspension and the fibers as well as to control the mixing ratios are arranged. This means that all units are freely accessible and easy to maintain In addition, in the event of malfunctions, it is ensured that repairs are carried out quickly and without major Problems and above all without running back the injection boom can. It is advantageous if as a feed pump for the fibrous Suspension a positive displacement pump can be used.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil gemäß Anspruch 22, hergestellt nach dem Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bauteil für statische Berechnungen mit einer zulässigen Biegezugfestigkeit angesetzt werden kann. Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Bauteil über seinen ganzen Querschnitt im wesentlichen gleich verteilt Fasern eines Bewehrungsmaterials aufweist, die die Biegezugfestigkeit des Bauteiles wesentlich erhöhen. Dadurch kann die rechnerische Auslegung derartiger Hochdruckinjektionssäulen ähnlich wie bei konventionell bewehrten Bauteilen erfolgen, indem entsprechende Biegezugfestigkeiten angesetzt werden, die die statisch notwendige Dimensionierung des Bauteiles deutlich reduzieren. The invention further relates to a component according to claim 22, manufactured according to the The method of claim 1, wherein the component for static calculations with a permissible bending tensile strength can be applied. Here is particular advantageous if the component is essentially the same over its entire cross section distributed fibers of a reinforcement material that has the bending tensile strength of the Increase component significantly. This allows the computational interpretation of such High pressure injection columns similar to conventionally reinforced components done by applying appropriate bending tensile strengths that are static significantly reduce the necessary dimensioning of the component.

Hierbei ist es denkbar, daß der Durchmesser des Bauteiles zwischen 0,5 und 3,5 m und die Tiefenabmessungen zwischen 1 m und 50 m unterhalb der Oberfläche betragen können. It is conceivable that the diameter of the component between 0.5 and 3.5 m and the depth dimensions between 1 m and 50 m below the surface can be.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zeigt die Zeichnung. A particularly preferred embodiment of the method according to the invention or the device shows the drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine Prinzipskizze zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer sehr schematischen Darstellung, Fig. 1 is a principle sketch of the design of a device according to the invention and for carrying out a method according to the invention in a very schematic representation,

Fig. 2a, 2b aus dem Stand der Technik bekannte Maßnahmen zur Unterfangung von Bauwerken und Absicherung von Baugruben, FIGS. 2a, 2b, known from the prior art measures for underpinning buildings and securing construction pits,

Fig. 3 Absicherung einer Baugrube nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 3 hedging of an excavation according to the inventive method,

Fig. 4 Ausbildung von Bodenankern zur Herstellung der Sohle einer Baugrube im Grundwasser nach dem Stand der Technik und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 4 training of ground anchors for the preparation of the sole of an excavation in the ground water according to the prior art and according to the inventive method,

Fig. 5 Sicherung des Vortriebs eines Stollens im Lockerboden unter Sicherung des Stollens durch das erfindungsgemäße Verfahren. Fig. 5 securing the advance of a tunnel in the loose soil while securing the tunnel by the inventive method.

In der Fig. 1 ist in einer sehr schematischen Darstellung eine Prinzipskizze zur Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die die wesentlichen Funktionselemente aufzeigt. In Fig. 1 in a very schematic representation, a schematic diagram is shown for the operation of the method and apparatus of the invention, which shows the main functional elements.

Auf der Oberfläche 40 eines Bodenareals soll im Boden 23 ein Bauteil 1 für Tiefbauzwecke hergestellt werden. Dieses Bauteil 1 wird in grundsätzlich bekannter Weise mittels der sogenannten Hochdruckinjektionstechnik hergestellt, die grundsätzlich bekannt ist und daher hier nur soweit erläutert werden soll, wie dies für die Schilderung der besonderen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung von Belang ist. A component 1 for civil engineering purposes is to be produced on the surface 40 of a ground area in the ground 23 . This component 1 is produced in a generally known manner by means of the so-called high-pressure injection technique, which is known in principle and is therefore only to be explained here to the extent that is relevant to the description of the special properties of the present invention.

Bei der Hochdruckinjektionstechnik wird ein Hochdruckinjektionsgestänge 5 mittels eines Bohrkopfes 6 unter drehender Bewegung in den Boden 23 von der Oberfläche 40 aus eingebracht, bis die gewünschte Tiefe der unteren Sohle des Bauteiles 1 erreicht ist. Nach dem Erreichen dieser Tiefe wird an dem Hochdruckinjektionsgestänge 5 eine entsprechende Förderleitung 11 zur Zuführung einer Schneidflüssigkeit 12 aktiviert, die über eine Hochdruckpumpe 13 unter Drücken zwischen 200 und 600 bar gebracht wird. Gleichzeitig wird das Injektionsgestänge 5 in eine drehende Bewegung um seine Längsachse gebracht, so daß der an den Schneiddüsen 9 austretende Hochdruck-Schneidflüssigkeitsstrahl eine kreisscheibenförmige Fläche rings um den Bohrungskanal herum bestreicht. Durch den hohen Druck der Schneidflüssigkeit 12 wird der Boden 23 in dieser kreisscheibenförmigen Fläche gelockert und erodiert, wobei das Gefüge des Bodens 23 hierbei aufgelöst und der Boden 23 mit der Schneidflüssigkeit vermischt wird. Wird gleichzeitig das Injektionsgestänge 5 in Richtung auf die Oberfläche 40 hin mit geringer Geschwindigkeit nach oben gezogen, so bearbeitet der Hochdruckstrahl der Schneidflüssigkeit 12 ein zylinderförmiges Areal um den Bohrungskanal herum und erodiert dieses Areal. In the high-pressure injection technique, a high-pressure injection linkage 5 is introduced into the ground 23 from the surface 40 by means of a drilling head 6 with a rotating movement until the desired depth of the lower sole of the component 1 is reached. After this depth has been reached, a corresponding delivery line 11 is activated on the high-pressure injection linkage 5 for supplying a cutting fluid 12 , which is brought under pressure between 200 and 600 bar via a high-pressure pump 13 . At the same time, the injection linkage 5 is brought into a rotating movement about its longitudinal axis, so that the high-pressure cutting liquid jet emerging at the cutting nozzles 9 sweeps a circular disk-shaped area around the bore channel. The high pressure of the cutting fluid 12 of the soil is loosened in this circular disk-shaped surface 23 and eroded, the structure of the bottom 23 in this case dissolved, and the bottom 23 is mixed with the cutting fluid. If, at the same time, the injection linkage 5 is pulled upwards at a low speed in the direction of the surface 40 , the high-pressure jet of the cutting fluid 12 processes a cylindrical area around the bore channel and erodes this area.

Während der Bewegung des Injektionsgestänges 5 gemäß dem Pfeil 7 in Richtung auf die Oberfläche 40 zu wird durch eine andere Förderleitung 10 bei dem konventionellen Hochdruckinjektionsverfahren eine Suspension aus einem Bindemittel mit Zuschlägen und in der Regel Wasser als Flüssigkeit durch Verfülldüsen 8 in den wie vorstehend erodierten Bereich um den Bohrungskanal herum eingebracht. Diese Suspension vermischt sich mit dem erodierten Boden 23 zu einem sogenannten In- Situ-Beton, bei dem nach dem Aushärten des Bindemittels der Boden 23 selbst Bestandteil des Bauteiles 1 wird. Der Durchmesser derartiger Bauteile 1 kann bis zu 3 Meter betragen, so daß sich teilweise sehr großvolumige Bauteile 1 herstellen lassen. During the movement of the injection rod 5 according to the arrow 7 in the direction of the surface 40 , another conveyor line 10 in the conventional high-pressure injection method causes a suspension of a binder with additives and usually water as liquid through filling nozzles 8 into the area eroded as above introduced around the bore channel. This suspension mixes with the eroded soil 23 to form a so-called in-situ concrete, in which, after the binder has hardened, the soil 23 itself becomes part of the component 1 . The diameter of such components 1 can be up to 3 meters, so that very large-volume components 1 can be produced in some cases.

Nachteilig an derart hergestellten Bauteilen 1 ist aber, daß die statische Berechnung der Belastbarkeit derartiger Bauteile 1 den Ansatz von Biegezugfestigkeiten nicht erlaubt. Daher müssen derartige Bauteile 1 in der Regel sehr viel voluminöser ausgebildet werden, als dies etwa bei bewehrten Bauteilen mit eingebrachten Stahlmatten der Fall ist. However, a disadvantage of components 1 produced in this way is that the static calculation of the load-bearing capacity of components 1 of this type does not permit the application of bending tensile strengths. Therefore, components 1 of this type generally have to be made much more voluminous than is the case, for example, with reinforced components with inserted steel mats.

Die Erfindung schlägt deshalb als Verbesserung derart hergestellter Bauteile 1 vor, diese Bauteile 1 mit Bewehrungen in Form von Fasern 4 zu versehen, die ohne wesentliche Modifikation des Verfahrens selbst in das Bauteil 1 eingebracht werden können. Hierzu wird eine konventionelle Hochdruckinjektionseinrichtung derart modifiziert, daß die Suspension, die durch die Verfülldüsen 8 in den Bodenbereich des Bauteiles 1 eingebracht wird, mit Fasern 4 angereichert wird, die oberirdisch einer Ausgangssuspension 18 aus einem Trockenbaustoff 2 und einer Flüssigkeit wie Wasser 3 beigemischt wird. Hierzu kann etwa einem aus einem Silo abgezogenen Trockenbaustoff 2 über eine Dosiereinrichtung 14 in einem Mischer 16 eine über eine Pumpe 15 zugeführte Flüssigkeit wie Wasser 3 solange zugesetzt werden, bis diese Suspension 18 eine entsprechende Viskosität aufweist. Diese Viskosität der Suspension 18 im Mischer 16 kann durch eine grundsätzlich bekannte Einrichtung 20 zur Viskositätsmessung geprüft und gegebenenfalls nachgeregelt werden. Die aus dem Trockenbaustoff 2, der üblicherweise Bindemittel wie Zement und ggf. zusätzliche Zuschläge wie Sand aufweist, und dem Wasser 3 angemischte Suspension 18 wird weiter in einen zweiten Mischer 17 gefördert, in dem in einem Bunker bevorratete Fasern 4 zugemischt werden. Die Menge der zugemischten Fasern 4 wird hierbei über eine Dosierkontrolle 22 für die Fasern 4 kontrolliert und geregelt, so daß sich zu der schon in ihrer Viskosität genau eingestellten Suspension 18 ein genau vorgebbares Gewichtsverhältnis zwischen der Suspension 18 und den Fasern 4 in Form einer faserbewehrten Suspension 19 ergibt. Diese Suspension 19 wird dann über einen etwa als Verdrängerpumpe ausgebildeten Verdichter 21 in die Förderleitung 10 für die Suspension 19 in dem Injektionsgestänge 5 gepreßt. Durch die Förderleitung 10 wird die Suspension 19 bis zu den Verfülldüsen 8 transportiert, wo die faserbewehrte Suspension 19 aus den Verfülldüsen 8 unter Druck austritt und sich mit dem durch die Schneiddüsen 9 erodierten Boden 23 mischt. Hierdurch bildet sich ein sehr feines und gleichmäßiges Gemisch des erodierten Bodens 23, der aus dem Trockenbaustoff 2 und dem Wasser 3 gebildeten Suspension 19 mit den darin eingelagerten Fasern 4, die in diesem Zustand aushärtet und einen faserverstärkten In- Situ-Beton bildet. The invention therefore proposes, as an improvement to components 1 produced in this way, to provide these components 1 with reinforcements in the form of fibers 4 , which themselves can be introduced into component 1 without substantial modification of the method. For this purpose, a conventional high-pressure injection device is modified in such a way that the suspension, which is introduced through the filling nozzles 8 into the bottom area of the component 1 , is enriched with fibers 4 , which is mixed above ground with an initial suspension 18 made of a dry building material 2 and a liquid such as water 3 . For this purpose, a liquid such as water 3 supplied via a pump 15 can be added to a dry building material 2 removed from a silo via a metering device 14 in a mixer 16 until this suspension 18 has a corresponding viscosity. This viscosity of the suspension 18 in the mixer 16 can be checked and, if necessary, readjusted by a basically known device 20 for viscosity measurement. The suspension 18 mixed from the dry building material 2 , which usually has binders such as cement and possibly additional additives such as sand, and the water 3 is conveyed further into a second mixer 17 in which fibers 4 stored in a bunker are mixed. The amount of admixed fibers 4 is in this case controlled by a metering control 22 for the fibers 4 and controlled so that to the accurately adjusted even in its viscosity suspension 18 a precisely predeterminable weight ratio between the suspension 18 and the fibers 4 in the form of a fiber-reinforced suspension 19 results. This suspension 19 is then pressed into the delivery line 10 for the suspension 19 in the injection linkage 5 via a compressor 21 designed as a positive displacement pump. The feed line 10 transports the suspension 19 to the filling nozzles 8 , where the fiber-reinforced suspension 19 emerges from the filling nozzles 8 under pressure and mixes with the soil 23 eroded by the cutting nozzles 9 . This forms a very fine and uniform mixture of the eroded soil 23 , the suspension 19 formed from the dry building material 2 and the water 3 with the fibers 4 embedded therein, which hardens in this state and forms a fiber-reinforced in-situ concrete.

Durch entsprechende Einstellung der Viskosität der Suspension 19 sowie des Mengenverhältnisses zwischen Suspension 18 und Fasern 4 kann erreicht werden, daß sowohl während eventueller Fertigungsstillstände als auch im fertig hergestellten Bauteil 1 eine Entmischung der Fasern 4 in dem Bauteil 1 bzw. in der Suspension 19 nicht auftreten kann. Dadurch tritt keine lokale Ballung der Fasern 4 auf, die zu einer Verstopfung etwa der Förderleitung 10 führen oder ungleichmäßige Werkstoffeigenschaften des Bauteiles 1 bewirken würde. By appropriately adjusting the viscosity of the suspension 19 and the quantitative ratio between the suspension 18 and the fibers 4 , it is possible to ensure that the fibers 4 do not separate in the component 1 or in the suspension 19 either during possible production downtimes or in the finished component 1 can. As a result, there is no local concentration of the fibers 4 , which would lead to a blockage in the delivery line 10 , for example, or would cause uneven material properties of the component 1 .

Ein derart hergestelltes Bauteil 1 kann dann unter Zugrundelegung der zulässigen Biegezugfestigkeiten für verstärkte Bauteile statisch berechnet werden, wodurch die Abmessungen derartiger Bauteile 1 wesentlich geringer ausfallen können, als dies bei in entsprechender Weise mittels der konventionellen Hochdruckinjektionsverfahren hergestellter Bauteile 1 der Fall sein dürfte. A component 1 produced in this way can then be statically calculated on the basis of the permissible bending tensile strengths for reinforced components, as a result of which the dimensions of such components 1 can be significantly smaller than would be the case with components 1 manufactured in a corresponding manner by means of the conventional high-pressure injection method.

Weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß dieses Verfahren nicht in Form einer Herstellung des Bauteiles 1 beispielsweise zur Absicherung einer Baugrube vor vorhandenen Bauwerken ausgeführt werden muß, sondern beispielsweise auch unterhalb des Bauwerkes selbst ausgeführt werden kann. Durch die zu dem wesentlich schlankere Ausführung der Hochdruckinjektionssäule wird wesentlich weniger Bauraum etwa zur Sicherung der Baugrube 24 benötigt, wodurch zum einen wesentlich weniger Material verfüllt werden muß und zum anderen die Herstellkosten wesentlich geringer ausfallen. Another important advantage of the method according to the invention is that this method does not have to be carried out in the form of a production of the component 1, for example to secure an excavation pit against existing structures, but can also be carried out below the structure itself, for example. Due to the much slimmer design of the high-pressure injection column, significantly less installation space is required, for example, to secure the excavation pit 24 , which means that on the one hand significantly less material has to be filled in and on the other hand the manufacturing costs are significantly lower.

Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die Viskosität der Suspension 19, die Mengenverhältnisse zwischen Suspension 19 und Fasern 4 sowie die Länge der Fasern 4 im Verhältnis zum Durchmesser der Verfülldüsen 8 in engen Grenzen toleriert genau eingestellt werden, so daß sich zum einen eine sedimentationsstabile Förderung der Suspension 18 einstellen läßt, wobei damit auch eine Entmischung der Fasern in dem Bauteil 1 sicher verhindert wird. Des weiteren wird durch die Bemessung der Länge der Fasern 4 im Verhältnis zum Durchmesser der Verfülldüsen 8 dafür gesorgt, daß die Fasern sich beim Transport bis zur Verfülldüse 8 nicht verklumpen oder verigeln. Die Einstellung der Viskosität der Suspension 19 sowie die Länge der Fasern 4 hängt dabei im wesentlichen von den jeweils verwendeten Werkstoffen ab und muß durch entsprechende Vorkehrungen während des gesamten Betriebes der modifizierten Hochdruckinjektionseinrichtung genau überwacht werden. To ensure the operational reliability of the method according to the invention, the viscosity of the suspension 19 , the quantitative ratios between the suspension 19 and fibers 4 and the length of the fibers 4 in relation to the diameter of the filling nozzles 8 must be set within narrow tolerances, so that sedimentation-stable results Conveyance of the suspension 18 can be set, thereby also preventing segregation of the fibers in the component 1 . Furthermore, the dimensioning of the length of the fibers 4 in relation to the diameter of the filling nozzles 8 ensures that the fibers do not clump or clump during transport to the filling nozzle 8 . The setting of the viscosity of the suspension 19 and the length of the fibers 4 essentially depend on the materials used in each case and must be carefully monitored by appropriate measures throughout the operation of the modified high-pressure injection device.

Ein Vergleich der Vorteile der erfindungsgemäß hergestellten Bauteile 1 läßt sich besonders gut in einer Gegenüberstellung mit konventionellen Verfahren etwa zur Baugrubenabsicherung herleiten. Wie in der Fig. 2a am Beispiel einer vor der Wand eines Bauwerkes ausgeführten Baugrubenbewehrung durch eine bewehrte Betonpfahlwand 28 zu erkennen ist, muß etwa beim Anbau eines Hauses die Baugrube 24 durch die Betonpfahlwand 28 mit darin angeordneten Bewehrungen 29 gesichert werden. Hierzu muß vor dem Streifenfundament 25 und der Bodenplatte 26 und damit auch vor der Mauer 27 ausgeschachtet werden und der Boden 23, der mit einer Erddruckkraft 30 in Richtung auf die Baugrube 24 drückt, schnellstmöglich gesichert werden. Hierzu wird Bauraum der Baugrube 24 benötigt, der eigentlich für den Anbau erforderlich ist, so daß der Anbau möglicherweise auf der Betonpfahlwand 28 aufgebaut werden muß, die eigentlich nur zur Sicherung der Baugrube 24 gegen den Erddruck 30 erforderlich ist. A comparison of the advantages of the components 1 produced according to the invention can be made particularly well by comparing them with conventional methods, for example for securing excavation pits. As can be seen in FIG. 2a using the example of a construction pit reinforcement carried out in front of the wall of a building by a reinforced concrete pile wall 28, for example when building a house, the construction pit 24 must be secured by the concrete pile wall 28 with reinforcements 29 arranged therein. For this purpose, must be excavated in front of the strip foundation 25 and the base plate 26 and thus also in front of the wall 27 and the base 23 , which presses in the direction of the excavation 24 with an earth pressure force 30 , must be secured as quickly as possible. For this purpose, construction space of the excavation pit 24 is required, which is actually required for the cultivation, so that the cultivation may have to be built on the concrete pile wall 28 , which is actually only required to secure the excavation pit 24 against the earth pressure 30 .

Eine ähnliche Vorgehensweise bei größerem Erddruck 30 läßt sich aus der Fig. 2b erkennen, bei der unbewehrte Hochdruckinjektionssäulen 32 zur Sicherung der Baugrube 24 genutzt werden. Hierbei werden in konventioneller und schon beschriebener Weise Hochdruckinjektionssäulen 32 seitlich vor dem Streifenfundament 25 gerade und schräg unter das Streifenfundament 25 eingebracht, wobei die Breite der Hochdruckinjektionssäulen 32 auf Grund ihrer fehlenden Bewehrung entsprechend groß ausfallen muß. Möglicherweise muß auch noch zusätzlich ein Anker 31 zur Stabilisierung der Hochdruckinjektionssäulen 32 in dem Boden 23 eingebracht werden. Auch hierbei mußte mindestens ein Teil der Baugrubenbewehrung vor der Wand 27 ausgeführt werden. A similar procedure for larger earth pressure 30 can be seen from FIG. 2b, in which unreinforced high-pressure injection columns 32 are used to secure the excavation pit 24 . Here, in a conventional and already described manner, high-pressure injection columns 32 are introduced laterally in front of the strip foundation 25 straight and obliquely under the strip foundation 25 , the width of the high-pressure injection columns 32 having to be correspondingly large due to their lack of reinforcement. An anchor 31 for stabilizing the high-pressure injection columns 32 may also have to be additionally introduced into the floor 23 . Here, too, at least part of the construction pit reinforcement had to be carried out in front of the wall 27 .

Im Gegensatz hierzu kann bei Herstellung einer Baugrubenbewehrung gemäß dem vorliegenden Verfahren die in der Fig. 3 dargestellte Baugrubenbewehrung vollständig unterhalb des Streifenfundamentes 25 ausgeführt werden, wenn die Hochdruckinjektionstechnik genutzt wird und die Bewehrung einer derart hergestellten Hochdruckinjektionssäule mit Fasern erfolgt. Hierbei kann etwa von hinter der Mauer 27 ein Bohrkanal 34 in den Boden 23 eingetrieben werden, durch den in schon beschriebener Weise eine faserverstärkte Suspension in den Boden 23 eingebracht wird und dort nach dem Aushärten eine faserverstärkte Hochdruckinjektionssäule 33 bildet. Eine derartige Hochdruckinjektionssäule 33 kann wesentlich schlanker ausgeführt werden, als dies bei der unbewehrten Hochdruckinjektionssäule überhaupt der Fall sein kann. Dadurch kann die Hochdruckinjektionssäule 33 vollständig unterhalb des Streifenfundamentes 25 und ohne Beeinträchtigung der Baugrube 24 ausgeführt werden. In contrast to this, when producing a construction pit reinforcement according to the present method, the construction pit reinforcement shown in FIG. 3 can be carried out completely below the strip foundation 25 if the high-pressure injection technique is used and the reinforcement of a high-pressure injection column with fibers produced in this way takes place. In this case, a drilling channel 34 can be driven into the floor 23 from behind the wall 27 , through which a fiber-reinforced suspension is introduced into the floor 23 in the manner already described and forms a fiber-reinforced high-pressure injection column 33 there after curing. Such a high-pressure injection column 33 can be made much slimmer than can be the case with the unreinforced high-pressure injection column. As a result, the high-pressure injection column 33 can be carried out completely below the strip foundation 25 and without impairing the excavation pit 24 .

Weiterhin ist es auch denkbar, wie in den Fig. 4a und 4b dargestellt, daß etwa zur Verankerung von Sohlen in Baugruben 24 Körper 37 beziehungsweise 36 hergestellt werden, durch die Anker 35 in den Untergrund getrieben werden. Zur Abstützung müssen diese Körper 36 beziehungsweise 37 entsprechende Abmessungen aufweisen, wobei abhängig von der Zusammensetzung der Körper 36 beziehungsweise 37 unterschiedliche Abmessungen erforderlich sind. Bei unbewehrten Körpern 37 ergeben sich relativ große Abmessungen und ein Druckausbreitungswinkel 38 von etwa 45°, wohingegen bei faserbewehrten Körpern 36 diese wesentlich weniger tief ausgeführt werden können und sich ein Druckausbreitungswinkel 38' von etwa 30° ergibt. Damit kann wieder wesentlich weniger Bauvolumen zu gleichen Ergebnissen führen und damit die Ausführung kostengünstiger erfolgen. Furthermore, it is also conceivable 4a and 4b that as for anchoring of soles in pits 24 body 37 are respectively made 36, are driven by the armature 35 in the substrate as shown in Figs.. For support purposes, these bodies 36 and 37 must have corresponding dimensions, different dimensions being required depending on the composition of the bodies 36 and 37, respectively. In the case of unreinforced bodies 37 , relatively large dimensions and a pressure propagation angle 38 of approximately 45 ° result, whereas in the case of fiber-reinforced bodies 36 these can be made much less deep and a pressure propagation angle 38 ′ of approximately 30 ° results. This means that significantly less construction volume can lead to the same results, and execution is therefore more cost-effective.

Es ist ebenfalls denkbar, daß das erfindungsgemäße Verfahren etwa zur Sicherung des Vortriebs innerhalb von herzustellenden Tunneln 43 in Lockerböden 23 genutzt wird, in dem durch eine Bohrmaschine 42 unterhalb einer Oberfläche 40 etwa mit einem darauf aufstehenden Haus 39 oberhalb des herzustellenden Tunnels 43 im Boden 23 Schirmbohrungen 41 ausgeführt werden, bei denen faserverstärkte Hochdruckinjektionssäulen 41 in den Boden 23 eingebracht werden. Hierdurch wird der auszuführende Tunnel 43 gegenüber Ausbrüchen von oben gesichert. Auch hierbei ist die Bewehrung der Hochdruckinjektionssäulen 41 mit Fasern 4 wieder von wesentlichem Vorteil. Sachnummernliste 1 Bauteil
2 Trockenbaustoff (Bindemittel/Zuschläge)
3 Wasser
4 Fasern
5 Injektionsgestänge
6 Bohrkopf
7 Dreh-/Hubbewegung
8 Verfülldüse
9 Schneiddüse
10 Förderleitung Suspension
11 Förderleitung Schneidflüssigkeit
12 Schneidflüssigkeit
13 Hochdruckpumpe
14 Dosiereinrichtung Trockenbaustoff
15 Pumpe
16 Mischer
17 Mischer
18 Suspension
19 Suspension mit Fasern
20 Viskositätsmessung
21 Verdichter
22 Dosierkontrolle für Fasern
23 Lockerboden
24 Baugrube
25 Streifenfundament
26 Bodenplatte
27 Mauer
28 bewehrte Betonpfahlwand
29 Bewehrung
30 Erddruckkraft
31 Anker
32 unbewehrte Hochdruckinjektionssäule
33 bewehrte Hochdruckinjektionssäule
34 Bohrkanal
35 Anker
36 faserbewehrte Körper
37 unbewehrte Körper
38, 38' Druckausbreitungswinkel
39 Haus
40 Oberfläche
41 faserbewehrte Schirmbohrung
42 Bohrmaschine
43 Tunnel
It is also conceivable that the method according to the invention is used, for example, to secure the propulsion within tunnels 43 to be produced in loose floors 23 , in which a drill 42 below a surface 40, for example with a house 39 standing thereon, above the tunnel 43 to be produced in the floor 23 screen holes 41 are executed, in which fiber-reinforced high-pressure injection columns 41 placed in the bottom 23rd As a result, the tunnel 43 to be carried out is secured against breakouts from above. Here too, the reinforcement of the high-pressure injection columns 41 with fibers 4 is again of considerable advantage. Part number list 1 component
2 dry building material (binder / aggregates)
3 water
4 fibers
5 injection rods
6 drill head
7 Rotation / stroke movement
8 filling nozzle
9 cutting nozzle
10 Delivery line suspension
11 Cutting fluid delivery line
12 cutting fluid
13 high pressure pump
14 Dosing device dry building material
15 pump
16 mixers
17 mixers
18 suspension
19 Suspension with fibers
20 viscosity measurement
21 compressors
22 Dosing control for fibers
23 loose soil
24 construction pit
25 strip foundation
26 base plate
27 wall
28 reinforced concrete pile wall
29 reinforcement
30 earth pressure
31 anchors
32 unreinforced high pressure injection column
33 reinforced high pressure injection column
34 drilling channel
35 anchors
36 fiber-reinforced bodies
37 unreinforced bodies
38 , 38 'pressure spread angle
39 house
40 surface
41 fiber-reinforced shield bore
42 drilling machine
43 tunnels

Claims

1. Method for the reinforcement of components ( 1 ) from civil engineering using fibers ( 4 ), in particular of components ( 1 ) made of concrete solidified with binders and in particular in the form of basic structures as a supporting or sealing body, the components ( 1 ) being in the way the mixing of binders ( 2 ), possibly additional additives, fibers ( 4 ) and binding liquid ( 3 ) with the floor ( 23 ) and in the floor ( 23 ) itself by means of high-pressure injection processes, characterized in that spatially separate from the installation location of the Component ( 1 ) in the bottom ( 23 ), the fibers ( 4 ) of a suspension ( 18 ) of binders ( 2 ), aggregates and binding fluid ( 3 ) are added and together with this suspension ( 18 ) through conveyor systems ( 5 , 10 ) to the installation site of the component ( 1 ) are conveyed, the fiber-containing suspension ( 19 ) being introduced under pressure into the base ( 23 ) by means of filling nozzles ( 8 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that after the lowering of the injection device ( 5 ) into the floor ( 23 ) during the withdrawal of the rotating injection device ( 5 ) to the surface ( 40 ) in a first zone erosion of the floor ( 23 ) at the installation site of the component ( 1 ) by cutting fluid ( 12 ) exiting from cutting nozzles ( 9 ) under high pressure and in a subsequent zone the fibrous suspension ( 19 ) via the injection linkage ( 5 ) through filling nozzles ( 8 ) into the eroded soil ( 23 ) is introduced.

3. The method according to claim 2, characterized in that erosion of the soil ( 23 ) takes place at the installation site of the component ( 1 ) with the high-pressure injection method such that the soil mixture ( 23 ) eroded by the cutting fluid ( 12 ) becomes flowable.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure of the suspension ( 19 ) when filling at the installation site of the component ( 1 ) between 10% and 20% of the usual pressure at the cutting nozzles ( 9 ) during erosion after the high pressure injection process is.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure of the suspension ( 19 ) when filling at the installation site of the component ( 1 ) is between 10 bar and 40 bar.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that different materials, in particular steel, plastics, mineral glasses or textile materials are used for the fibers ( 4 ).

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a suction effect is exerted on the adjacent exiting this fiber containing suspension (19) emerging from the cutting nozzle (9) cutting fluid (12) and an improved turbulence of the suspension (19) Bottom ( 23 ) takes place.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the length of the fibers (4) is between ^_1/7 and ^_1/2, preferably between ^_1/4 and ^_1/3 of the diameter of the Verfülldüsen (8).

9. The method according to claim 8, characterized in that the length of the fibers ( 4 ) is between 4 mm and 20 mm, preferably between 5 mm and 6 mm.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers ( 4 ) in the suspension ( 19 ) with a weight fraction of 35 kg / m ³ -200 kg / m ³ , preferably of essentially 100 kg / m ³ suspension ( 19 ) can be introduced.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a sedimentation-stable binder suspension is used as the suspension ( 19 ), in which the fibers ( 4 ) do not separate even when the conveying of the suspension ( 19 ) is at a standstill.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a suspension containing cement is used as the suspension ( 19 ).

13. The method according to claim 12, characterized in that the water / solids value (W / F value) of the cement suspension ( 19 ) between 0.3 to 0.6, preferably between 0.40 and 0.47 and most preferably is between 0.42 and 0.45.

14. The method according to any one of claims 12 or 13, characterized in that the viscosity range of the suspension ( 19 ) is set such that the suspension ( 19 ) during a measurement in the trough according to DBV leaflet (grout) an outlet length between 35 and 60 cm.

15. The method according to claim 14, characterized in that before the introduction of the suspension ( 19 ) into the injection device ( 5 ) a viscosity measurement of the suspension ( 18 ) mixed from binders, additives and binding liquid is carried out.

16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that before the introduction of the suspension ( 19 ) into the injection device, a control and regulation of the amount of fibers ( 4 ) added to the suspension ( 18 ) is carried out.

17. Device for reinforcing components ( 1 ) from civil engineering using fibers ( 4 ) by means of high-pressure injection methods, in particular for use in the method according to claim 1, characterized in that the cutting nozzles ( 9 ) of the high-pressure injection device ( 5 ) in the retraction direction of the injection device ( 5 ) are arranged above the filling nozzles ( 8 ) for introducing the suspension ( 19 ).

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the cutting nozzles ( 9 ) are arranged substantially 5 cm above the filling nozzles ( 8 ) of the high-pressure injection system ( 5 ).

19. Device according to one of claims 17 or 18, characterized in that the filling nozzles ( 8 ) have a clear diameter in the range between 8 and 80 mm, preferably between 12 mm and 36 mm, most preferably of 18 mm.

20. Device according to one of claims 17 to 19, characterized in that above-ground ( 40 ) of the installation site all units ( 13 , 21 , 4 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 15 , 14 , 2 ) for performing a high pressure injection and for processing and mixing the suspension ( 18 , 19 ) and the fibers ( 4 ) and for checking the mixing ratios.

21. The apparatus according to claim 20, characterized in that a positive displacement pump can be used as the feed pump ( 21 ) for the fiber-containing suspension ( 19 ).

22. Component ( 1 ), produced by the method according to claim 1, characterized in that the component ( 1 ) can be used for static calculations with a permissible bending tensile strength.

23. The component ( 1 ) according to claim 22, characterized in that the component ( 1 ) has fibers ( 4 ) of a reinforcement material which are distributed substantially uniformly over its entire cross section and which substantially increase the bending tensile strength of the component ( 1 ) and / or can be used statically do.

24. Component ( 1 ) according to one of claims 22 or 23, characterized in that the diameter of the component ( 1 ) is between 0.5 and 3.5 m.

25. Component ( 1 ) according to one of claims 22 to 24, characterized in that the depth dimensions of the component ( 1 ) is between 1 m and 50 m below the surface ( 40 ).