DE102004005967A1

DE102004005967A1 - MIP-Schnecke

Info

Publication number: DE102004005967A1
Application number: DE200410005967
Authority: DE
Inventors: Andre Seidel; Thomas Möckel
Original assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Current assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-09-08

Abstract

Die Erfindung beschreibt die Ausgestaltung von Bohrschnecken oder Mischwerkzeugen, wie sie für die Herstellung von Bodenmörtel nach dem Mixed-in-Place-Verfahren zum Einsatz kommen.

Description

Die Erfindung betrifft die besondere Ausgestaltung der Mischwerkzeuge für die Ausführung des Mixed-in-Place-Verfahrens.

Nach dem Stand der Technik werden für die Herstellung von Bodenmörtel nach dem Mixed-in-Place-Verfahren unterschiedlichste Mischwerkzeuge verwendet. Solche Mischwerkzeuge sind beispielsweise in der DE 10238646.3 beschrieben.

Die DE 4219150 C1 zeigt eine Vorrichtung, bei der mehrere nebeneinander angeordnete, durchgehende Schnecken als Mischwerkzeuge verwendet werden. Mit dieser Vorrichtung entstehen durch die gleichmäßige Zentrierung der einzelnen Mischwerkzeuge über die Schneckenwendeln sehr gleichmäßig geformte Körper im Boden, die aus dem anstehenden Boden und der zugegebenen Bindemittelsuspension bestehen.

Um den Bodenmörtel auch im Inneren gut zu homogenisieren, müssen die durchgehenden Schnecken verhältnismäßig lange gedreht und mehrmals auf- und abbewegt werden. Dies ist mit einer langen Herstelldauer für die einzelnen Lamellen verbunden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, den Mischvorgang beim Mixed-in-Place-Verfahren mit mehreren, nebeneinander angeordneten Mischwerkzeugen zu verbessern und die Herstelldauer zu verkürzen.

Gelöst wird diese Aufgabe entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 6 näher erläutert.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mischschnecke mit unterschiedlichen Wendelausschnitten.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Mischschnecke, bei der die Wendelflächen erfindungsgemäß unterbrochen sind.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit erfindungsgemäßen, lochartigen Öffnungen.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer erfindungsgemäßen Kombination aus Wendelausschnitten und lochförmigen Öffnungen in der Wendelfläche.
5 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer Ausbildung der Schneckenwendel in Form von Blütenblättern oder Propellern.
5a zeigt eine Draufsicht auf eine Schneckenwendel nach 5.
6 zeigt eine Mixed-in-Place-Vorrichtung mit durchgehenden Schnecken nach dem Stand der Technik.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere im Wesentlichen stangenförmige Mischwerkzeuge nebeneinander angeordnet, die gleichzeitig in den Boden unter Rotation abgeteuft werden. Während dem Abteufen und gegebenenfalls auch beim Zurückziehen der Vorrichtung wird am Fuß wenigstens einer stangenförmigen Mischvorrichtung eine bevorzugter Weise selbsterhärtende Bindemittelsuspension zugegeben. Die Bindemittelsuspension 8 wird beispielsweise von der Erdoberfläche über das Seelenrohr 2 zugegeben. Die Bindemittelsuspension tritt über Öffnungen 9, die bevorzugter Weise in der Bohrkrone 7 des Mischwerkzeuges angeordnet sind aus. Durch Rotation der Mischwerkzeuge und die Auf- und Abbewegung der Vorrichtung wird aus dem anstehenden Boden und der zugegebenen Bindemittelsuspension ein Bodenmörtel im Boden gemischt, der bevorzugter Weise eine breiige Konsistenz hat.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden auf den einzelnen stangenförmigen Mischwerkzeugen entweder durchgehende Schnecken angeordnet oder einzelne, übereinander liegende aber voneinander getrennte Schneckenabschnitte aus mindestens einer aber bevorzugter Weise mehreren Schneckenganghöhen.
Versuche haben gezeigt, dass sich die Mischintensität der Mischwerkzeuge dann erhöht, wenn in den Wendelflächen 1 regelmäßig oder unregelmäßig angeordnet erfindungsgemäße Wendelausschnitte 4, 4', 4'', 5 vorhanden sind oder wenn die Wendelflächen 1 zumindest teilweise mit lochförmigen Öffnungen 6, 6', 6'' ausgestattet sind.
Diese Wendelausschnitte und lochförmigen Öffnungen führen dazu, dass der anstehende, von den Zähnen der Schneckenanfänger gelöste Boden schneller mit der zugeführten Bindemittelsuspension in eine breiige Konsistenz umgewandelt wird.
Gegenüber unbearbeiteten, durchgehenden Schneckenwendelflächen, verkürzt sich die Mischzeit bis zu gewünschten Konsistenz durch die Erfindung erheblich. Damit sinkt auch die Herstellzeit für die einzelnen Lamellen.
Weiter wird eine homogene Qualität deutlich schneller erreicht und die Gefahr von trockenen Bodeneinschlüssen im Bodenmörtel wird reduziert, da die Bindemittelsuspension besser und schneller verteilt wird.
Aufgrund der Ausschnitte und Öffnungen wird durch die Schneckenwendeln weniger Boden nach oben gefördert, aber mehr an Ort und Stelle gemischt und bewegt.
Durch die schnellere Homogenisierung des entstehenden Bodenmörtels verringern sich die Reibungskräfte auf die einzelnen, stangenförmigen Mischwerkzeuge und das Drehen ist unter geringerem Kraftaufwand möglich.
Die am einfachsten herstellbaren Wendelausschnitte 4 sind im Wesentlichen dreiecksförmig.
Andere Varianten sind rund (4') oder kreis- oder ellipsenförmig. Versuche haben gezeigt, dass auch polygonzugartige Wendelausschnitte oder gänzlich unregelmäßige Formen wie 4'' eine deutliche Verbesserung hinsichtlich der Homogenisierung und des Bohrfortschrittes bewirken.
Die Öffnungsbreite 12 der Wendelausschnitte im Bereich der Schneckenwendelumfangslinie 3 liegen je nach Schneckendurchmesser bevorzugter Weise in einem Bereich zwischen 30 mm und ca. 300 mm.
Die Tiefe der Wendelausschnitte in Richtung Seelenrohr 2 reicht bevorzugter Weise je nach Größe der Schneckendurchmesser von ca. 30 mm bis ca. 300 mm. Die Wendelausschnitte können tiefenmäßig jedoch auch bis zur Außenkante des Seelenrohres 2 erreichen.
In der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante nach 2 werden die Wendelausschnitte 5 dadurch erreicht, dass die um das Seelenrohr angeordnete Schneckenwendel unterbrochen wird oder einfach Teile der Schneckenwendel gänzlich herausgeschnitten werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist in 5 dargestellt. Hierbei werden die Wendelausschnitte so gewählt, dass sich um das Seelenrohr verbleibende Teile der Schneckenwendelfläche 1 wie Blütenblätter oder Propellerblätter 13 angeordnet sind. 5a zeigt dabei die Draufsicht auf eine einzelne Wendelganghöhe mit der Schneckenwendelumfangslinie 3 und den abgerundeten Blüten – oder Propellerblättern 13.
Die lochförmigen Öffnungen 6, 6', 6'' können rund, oval, kreisförmig, polygonartig begrenzt oder beliebig geformt sein. Der bevorzugte Durchmesser der lochförmigen Öffnungen bewegt sich in einem Bereich von ca. 50 mm bis ca. 300 mm und der Durchmesser ist abhängig von den angetroffenen Bodenarten.
Sowohl für die Wendelausschnitte als auch für die lochförmigen Öffnungen ist es nicht von Bedeutung, ob diese in den einzelnen Ganghöhen übereinander angeordnet werden oder ob sie zueinander versetzt angeordnet sind.
In einigen Böden ist es ausreichend, je Schneckenganghöhe nur einen Wendelausschnitt oder eine lochförmige Öffnung anzuordnen. Bei anderen Böden war es zweckmäßig, je Ganghöhe mehrere lochförmige Öffnungen oder Wendelausschnitte anzubringen.
Für die Funktionsweise der Vorrichtung ist es nicht zwingend, dass jede Ganghöhe der Wendel mit Wendelausschnitten oder lochförmigen Öffnungen versehen ist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, dass beim Mixed-in-Place-Verfahren in kürzerer Zeit eine gute Homogenisierung erreicht wird, die Gefahr von Bodeneinschlüssen im Bodenmörtel reduziert wird, sowie die Herstellzeit der einzelnen Lamellen verkürzt wird.
Des weiteren sinkt durch die frühere Erreichung des breiigen Zustands für den Bodenmörtel der Kraftaufwand beim Drehen der einzelnen Mischwerkzeuge.
Das bedeutet, dass beim gleichen Energieaufwand ein leichteres Drehen und somit eine höhere Mischdrehzahl erreicht wird, was für die Homogenität des Endproduktes von Vorteil ist.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von vertikalen Wänden im Baugrund nach dem Mixed-in-Place-Verfahren, bei der gleichzeitig mehrere, nebeneinander angeordnete, im Wesentlichen stangenförmige Einzelmischwerkzeuge, die um vertikale Drehachsen rotieren, in den Boden abgeteuft werden, wobei im Boden aus dem anstehenden Boden unter Zugabe einer selbsterhärtenden Bindemittelsuspension während des Abteufens und/oder beim Zurückziehen in der Lamelle ein Bodenmörtel hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass wenigstens ein stangenförmiges Einzelmischwerkzeug auf zumindest einem Teil seiner Erstreckungslänge mit einer aus einer oder mehreren Ganghöhen bestehenden Schnecke versehen ist – und dass in der Schneckenwendelfläche (1) mehrere Wendelausschnitte angeordnet sind, die sich von der Schneckenwendelumfangslinie (3) in Richtung des Seelenrohrs (2) erstrecken – und/oder, dass in der Schneckenwendelfläche (1) mehrere lochförmige Öffnungen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, – dass die Wendelausschnitte (4) im Wesentlichen dreiecksförmig, – und/oder dass die Wendelausschnitte (4') im Wesentlichen abgerundet, – und/oder dass die Wendelausschnitte (4'') durch Polygonzüge und/oder unregelmäßig begrenzt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, – dass die Wendelausschnitte (4', 4'') von der Schneckenwendelumfangslinie (3) bis zum Seelenrohr (2) reichen und/oder vor dem Seelenrohr (2) enden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, – dass die Wendelausschnitte (5) dadurch gebildet werden, dass die Schneckenwendelflächen (1) unterbrochen werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, – dass die lochförmigen Öffnungen (6) eine im Wesentlichen runde Begrenzung haben – und/oder dass die lochförmigen Öffnungen (6') durch Polygonzüge und oder unregelmäßig begrenzt sind, – und/oder dass die lochförmigen Öffnungen (6'') bis zum Seelenrohr reichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, – dass die Wendelausschnitte und/oder lochförmigen Öffnungen auf der Schneckenwendelfläche (1) regelmäßig oder unregelmäßig verteilt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, – dass sich die Breite (12) der Wendelausschnitte (4, 4', 4'', 5) in der Schneckenwendelfläche (1) bevorzugter Weise in einem Bereich zwischen ca. 30 mm und ca. 300 mm bewegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchmesser der lochförmigen Öffnungen (6, 6', 6'') in einem bevorzugten Bereich von ca. 50 mm bis 300 mm bewegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Wendelausschnitte so erfolgen, dass aus der Schneckenwendelfläche (1) Formen entstehen, die Blütenblättern oder Propellerblättern (13) ähnlich sind.