DE102005001251A1 - Verfahren zur Ausbildung feuchteundurchlässiger, im wesentlichen vertikaler Sperrschichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung feuchteundurchlässiger, im wesentlichen vertikaler Sperrschichten im Bodenbereich an Grundmauern, stabilisierenden Bodenkörpern am Fuß von Böschungen, Gräben, Dämmen oder dergleichen Gebilden sowie zur Randzonenverfestigung unter Nutzung von Tonmineralien und Zuschlagstoffen. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird durch vor Ort-Einpressen einer tonhaltigen Suspension unter hohem Druck eine schlitzförmige, in den Bodenbereich hineinführende Ausnehmung kontinuierlich oder diskontinuierlich erzeugt, wobei ebenfalls vor Ort der gelöste Boden mit der Suspension vermischt und die Mischung, die Sperrschicht bildend, in der Ausnehmung verbleibt. Weiterhin dringt die Suspension in bestehende Poren oder Hohlräume der Schlitzwand-Ausnehmung ein und verfüllt diese, so daß nur ein geringer Volumenüberschuß resultiert.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung feuchteundurchlässiger, im wesentlichen vertikaler Sperrschichten im Bodenbereich an Grundmauern, stabilisierenden Bodenkörpern am Fuß von Böschungen, Gräben, Dämmen oder dergleichen Gebilden sowie zur Randzonenverfestigung unter Nutzung von Tonmineralien und Zuschlagstoffen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Derzeit existiert eine Vielzahl von Verfahren, die der Sanierung feuchter Wände dienen sollen und deren Anwendungserfolg in der Literatur teilweise strittig diskutiert wird. Viele Verfahren greifen auf bauchemische Einflußnahme im Mauerwerk zurück, und zwar unter Nutzung von Injektionen. Ebenfalls bekannt sind elektroosmotische Verfahren.
• Die bekannten Druckinjektionen von verschiedenen verfestigenden oder wasserblockierenden Chemikalien, die irreversibel in das Mauerwerk eingebracht werden, müssen differenziert betrachtet werden, da in Verbindung mit chemischen Eigenschaften der Baumaterialien oder des Grundwassers zusätzliche Verbindungen entstehen können, die den Schaden im Mauerwerk noch vergrößern oder in verschiedenen Fällen Salze bilden, die das Mauerwerk zerstören oder unter der hygroskopischen Wirkung von Salzen mit der Taufeuchte zu Salzablagerungen führen.
• Ähnliche Nachteile zeigen sogenannte Sanierputze.
• Ein sehr sicheres, aber von den Kosten her aufwendiges Verfahren ist die klassische Sanierung mit Freilegen der Grundmauer, dem Entfernen des Putzes und Neuaufbau einer Dichtschicht, und zwar in Verbindung mit einer zu verlegenden Dränage.
• Bekannt ist auch das Verbringen vertikaler Tonschichten, da durch diese keine neuen Chemikalien eingetragen werden, und durch äußeres Absperren die Wasserzufuhr verhinderbar ist, so daß ein Trockenprozeß durch Diffusion nach innen erfolgen kann.
• Bei der Bohrpfahl-Technologie werden Bohrlöcher über eine am vorderen Ende mit rotierenden Düsen versehene Sonde in den Boden eingebracht. Durch Drehung der Düse entsteht ein scheibenförmiger Ausschnitt, der durch Heben der Sonde zu einer pfahlförmigen Säule erweitert wird. Hierdurch wird der Boden analog dem Einbringen von Pfählen in die Tiefe stabilisiert. Eine denkbare geschlossene Wand kann nur durch eine Vielzahl von einzelnen Bohrlöchern, welche überlappen, erzeugt werden. Repräsentativ für diesen Stand der Technik ist beispielsweise die US-PS 5,118,223 oder die EP 0 918 110 A1 .
• Weiterhin gehört ein Verfahren zum Verlegen von Rohren mittels unterirdischem Rohrvortrieb gemäß DE 102 05 826 A1 zum Stand der Technik. Bei diesen Verfahren wird eine reibungsmindernde Suspension verwendet. Um ein Versickern der Suspension, insbesondere in stark porösem Bodenmaterial zu vermeiden, wird diese mit im Zuge des Rohrvortriebs-Prozesses gefördertem Bodenmaterial vermischt. Die entstehende Boden-Suspensionsmischung wird entweder über in der Rohrwand angelegte Öffnungen oder durch die Dreh-Vorschubbewegung des Vortriebsschilds in den Ringspalt zwischen Rohrwand und umgebendem Boden verbracht und bildet eine stabilisierende Mantel- oder Dichthülle.
• Bei den geschilderten Verfahren des Standes der Technik ist es nicht ohne weiteres möglich, einen kontinuierlichen Vortrieb bei gleichzeitig gezielter Ausbildung einer definierten Wanddicke für eine Sperrschicht zu erzeugen. Darüber hinaus bestehen Probleme beim Lösen eines erweichten Bodens, da in diesem Fall bis zum Wiederverfüllen damit zu rechnen ist, daß ohne Abstützung ein eingebrachter Schlitz oder eine Bohrung zusammenfällt.
• Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Ausbildung feuchteundurchlässiger, im wesentlichen vertikaler Sperrschichten im Bodenbereich an Grundmauern, stabilisierenden Bodenkörpern am Fuß von Böschungen, Gräben, Dämmen oder dergleichen Gebilden sowie zur Randzonenverfestigung anzugeben, welches über eine hohe Produktivität verfügt und das ohne Aushub von Gräben auch bis zu einer Tiefe von im wesentlichen 2,5 m realisierbar ist.
• Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren zur Ausbildung feuchteundurchlässiger, im wesentlichen vertikaler Sperrschichten gemäß der Definition nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
• Erfindungsgemäß wird durch vor Ort-Einpressen einer tonhaltigen Suspension unter hohem Druck eine schlitzförmige, in den Bodenbereich hineinführende, d.h. in die Tiefe hineingehende Ausnehmung erzeugt.
• Ebenfalls vor Ort wird der gelöste Boden mit der Suspension vermischt und die Mischung, die Sperrschicht bildend, in der Ausnehmung belassen. Die Suspension dringt darüber hinaus in bestehende Poren oder Hohlräume der Schlitzwand-Ausnehmung ein und verfüllt diese. Bei dem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Erzeugen der Ausnehmung handelt es sich um das Ergebnis eines kontinuierlichen horizontalen Vortriebs, nachdem die Solltiefe für die auszubildende Sperrschicht erreicht wurde.
• Ausgestaltend wird die unter hohem Druck anstehende Suspension an vorhandene Grundmauern oder Außenmauern im Bodenbereich geführt, wobei dort anhaftende Materialien zunächst gelöst, dann mit der Suspension infiltriert und im Anschluß gebunden werden.
• Bevorzugt wird die Suspension auf der Basis des Weimarer Boden-Mörtels (eingetragene Marke der FITR-Gesellschaft für Innovation im Tief- und Rohrleitungsbau Weimar m.b.H) aufbereitet.
• Wie oben kurz umrissen, ist das Verfahren durch ein kontinuierliches grabenloses Löse- und Mischsystem geprägt, welches bis zu einer Tiefe von im wesentlichen 2,5 m ohne Aushub von Gräben effektiv arbeitet.
• Über das Einpressen der tonhaltigen Suspension unter hohem Druck erfolgt eine erodierende Wirkung infolge der ein definierter Schlitz erzeugt wird. Der hierbei gelöste Boden wird quasi zeitgleich mit der Suspension vermischt. Dabei dient die Suspension im Gegensatz zum bekannten Bodenlösen mit Freistrahlverfahren gleichzeitig der Herstellung der gewünschten stabilisierenden und/oder feuchteundurchlässigen, vertikalen Schicht.
• Anordnungsseitig ist eine Kette von Spüldüsen vorhanden, die mit einer nachfolgenden Mischerwelle zusammenwirken, wobei die Düsen mit Verschleißschutz- und Räumelementen an einem Düsenhalter fixiert sind. An einem beweglichen Rahmen sind die vorerwähnten Düsen mit Düsenhalter, ein Trägerschwert und ein Homogenisierungsmischer befestigt.
• Der Homogenisierungsmischer ist als eine oder mehrere Mischerwellen mit scheibenartigen, vertikalen oder horizontalen Mischerelementen oder Schnecken realisiert. Beim Einbringen der vorstehend kurz beschriebenen Anordnung in den Boden übt die Mischerwelle zusätzlich zur Homogenisierung des hydraulisch gelösten Bodens noch eine Kalibrierungsfunktion aus. Fehlstellen aus einer unterschiedlichen Wirkung des Strahls auf Bodenschichtungen und Einschlüsse werden intensiv eingemischt und der Schlitz in diesem Sinne sowohl form- als auch materialseitig homogenisiert und kalibriert. Hierdurch kann eine homogene Sperrschichtwand mit definierten Eigenschaften und konstanter Dicke erzeugt werden.
• Je nach Applikation, d.h. Rezeptur und Einsatzziel, verfestigt sich das Gemisch bis zur Stichfestigkeit oder analog Beton.
• Durch die Masse der mit dem Erdstoff vermischten Suspension wirkt die plastische Masse gegenüber den umgebenden stehenden Wänden hydrostatisch stabilisierend und verhindert das Abrutschen der Wandränder.
• Ein wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens ist der Entfall eines ansonsten notwendigen Bodenaustausches mit den erforderlichen Einbau- und Transportkosten.
• Bei dem erfindungsgemäß bevorzugt zur Anwendung kommenden Weimarer Boden-Mörtel als Suspensions-Basismaterial handelt es sich um Tonmineralien, die unter Einfluß von Scherkräften eines Rührwerks ihre Struktur in Wasser ändern und sich im Ruhezustand wieder verfestigen. Durch die Wahl von Zuschlagsstoffen und die Vermischung mit dem anstehenden Boden entsteht eine dichte, wasserundurchlässige Schicht.
• Mit der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine kostengünstige Sanierung der Grundwasser- und Feuchtigkeitsabdichtung an Grundwasser-gefährdeten Kellerwänden ohne aufwendiges Freilegen der Außenmauern durch Schachtung realisiert werden. Weitere Einsatzgebiete sind die Herstellung stabilisierender Stützkörper an rutschungsgefährdeten Böschungen, Grabenwänden, Leitungsgräben oder die Stabilisierung von = Deichbauwerken.
• Dadurch, daß die Suspension unter hohem Druck austritt, gelangt diese auch an unebene Außenmauern von Gebäuden, so daß der dort anhaftende Boden mit gelöst oder infiltriert und gebunden wird. Bevorzugte Einsatzgebiete für das vorgestellte Verfahren sind Regionen mit wenig bindigen oder schluffigen Böden bis hin zu Lockergesteinsbereichen mit kleineren Korngrößen, denen verfüllte Hauswände oft entsprechen.
• Durch die tongesättigte und verfestigte, dichte Schicht ergibt sich eine kapillarbrechende Wirkung, da die Feuchtigkeit immer von der grobporigen in die feinporige Oberfläche dringt und der bei den meisten Bauwerken an den Grundmauern vorhandene Putz wesentlich grobporiger als die Tonschicht ist.
• Bei der für die Umsetzung des Verfahrens notwendigen Anordnung ist diese derart ausgeführt, daß über einen Hochdruckstrahl die bodenlösende, erodierende Wirkung erfolgt, wobei hierfür ein oder mehrere Düsenhalter mit Spüldüsen vorgesehen ist. Der Hochdruckstrahl der Suspension vermischt sich mit dem gelösten Boden und eine oder mehrere vor- oder nachlaufende Mischerwellen, oder vor- oder nachlaufende Schnecken intensiviert den Mischeffekt.
• Zusammenfassend ist erfindungswesentlich der kontinuierliche Vortrieb und die gleichzeitige gezielte Ausbildung einer definierten Wanddicke für die zu schaffende Sperrschicht im Sinne einer Kombination von hydrostatischer und mechanischer Wirkung derart, daß das Lösen des Bodens und das Mischen mit der Spülsuspension die kontinuierliche Arbeitsweise wie angestrebt gewährleistet.
• Im Rahmen des Abtrags des anstehenden Bodens ist eine intensive Mischung erforderlich, um die verfestigte Vorsatzschicht zu erzielen. Hierfür ist erfindungsgemäß die bereits erwähnte vor- oder nachlaufende Mischerwelle vorgesehen, die sowohl die Zerkleinerung des gelösten Materials als auch die vollständige Vermischung gewährleistet und damit die gewünschten Eigenschaften der Dichtschale sichert.
• Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme einer Figur näher erläutert werden.
• Die Figur zeigt hierbei eine beispielhafte Anordnung einer Spül- und Mischeinheit zur Anwendung des vorgestellten Verfahrens.
• Die Anordnung gemäß der zeichnerischen Darstellung geht von einem figürlich nicht dargestellten Trägergerät aus, welches einen Ausleger 1 zum Ausführen von Hub- und Schwenkbewegungen umfaßt. Ein Adapterrahmen 2 steht mit einem beweglichen Rahmen 3 für das Tragsystem in Wirkverbindung. Am beweglichen Rahmen 3 ist eine Vertikalführung 4 mit einem Oszillierzylinder für die notwendige vertikale Bewegung vorgesehen. Weiterhin ist eine Hochdruckzuführung für Spül- und Verfestigungssuspension 5 vorhanden.
• Am beweglichen Rahmen 3 ist ein Trägerschwert 6 befestigt. Weiterhin weist der bewegliche Rahmen 3 parallel zum Trägerschwert 6 einen Düsenhalter 7 mit entsprechenden vertikalen Segmenten auf. Der Düsenhalter umfaßt Spüldüsen 8 sowie Verschleißschutz- und Räumelemente 9.
• Ebenfalls ist am beweglichen Rahmen 3 in Richtung des Trägerschwerts 6 der Homogenisierungsmischer 10 fixiert, der über einen Mischerantrieb 11 verfügt.
• Demnach wird auf engstem Raum unterhalb des Rahmens 3 in kompakter Bauform der Düsenhalter mit Spüldüsen einerseits als auch der Homogenisierungsmischer anderseits befestigt.
• Bei der Anwendung des Verfahrens wird z. B. zunächst über den Ausleger 1 mit Senkbewegung bei aktivierten Spüldüsen eine Grundbohrung in den Bodenkörper 12 eingebracht. Durch eine horizontale Bewegung des nicht gezeigten Trägergeräts wird dann bevorzugt kontinuierlich durch die erodierende Wirkung des Hochdruck-Suspensionsstrahls ein Schnitt im Boden erzeugt, wobei der gelöste Boden nun nicht weggeschwemmt oder mit Wasser abgepumpt wird, sondern über den Homogenisierungsmischer 10 mit der Suspension vermengt und zur Herstellung der stabilisierenden und wasserdichten vertikalen Schicht Verwendung findet.
• Mit Beendigung der Arbeiten erfolgt über ein Anheben des Auslegers 1 ein Herausziehen des beweglichen Rahmens 3 mit Trägerschwert 6, Düsenhalter 7 mit Spüldüsen 8 und Verschleißschutz- und Räumelement 9 sowie mit dem Homogenisierungsmischer 10.
• Wie aus der Figur ersichtlich, ist der Homogenisierungsmischer 10 in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Spüldüsen, welche absperrbar sind, gelagert, so daß eine gewünschte intensive Vermischung des gelösten Bodens mit der Suspension, d.h. der Spül- und Verfestigungslösung erfolgen kann.
• Es kommt demnach sowohl durch den Hochdruckstrahl bereits zu einer Vermischung des gelösten Bodens als auch durch die Anordnung der nachfolgenden Mischerwelle zu einer weiteren nochmaligen Vermischung. Auch dringt die Suspension in Poren oder Hohlräume der erzeugten Stützwandung ein und füllt diese aus. Durch die Volumeninfiltration und Verdichtung entsteht nur ein sehr geringer Volumenüberschuß, der gegebenenfalls abzufahren ist.
• Da der Homogenisierungsmischer 10 auf demselben beweglichen Rahmen 3 wie der oder die Düsenhalter mit Spüldüsen 7, 8 angeordnet ist, kann der Mischer zusätzlich zur Homogenisierung des hydraulisch gelösten Bodens noch eine Kalibrierungsfunktion ausüben, d.h. Fehlstellen aus der unterschiedlichen
• Wirkung des Strahls auf Bodenbeschichtungen und Einschlüsse intensiv einmischen. Die erzeugte Wand wird damit wesentlich homogener und in einer konstanten Dicke mit entsprechenden gleichbleibenden Materialeigenschaften gebildet.

1

Ausleger

2

Adapterrahmen

3

beweglicher Rahmen für Tragsystem

4

Vertikalführung mit Oszillierzylinder

5

Hochdruckzuführung für Spül- und Verfestigungssuspension

6

Trägerschwert

7

Düsenhalter

8

Spüldüsen

9

Verschleißschutz- und Räumelemente

10

Homogenisierungsmischer

11

Mischerantrieb

12

Bodenkörper

Claims (5)

1. Verfahren zur Ausbildung feuchteundurchlässiger, im wesentlichen vertikaler Sperrschichten im Bodenbereich an Grundmauern, stabilisierenden Bodenkörpern am Fuß von Böschungen, Gräben, Dämmen oder dergleichen Gebilden sowie zur Randzonenverfestigung unter Nutzung von Tonmineralien und Zuschlagstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß durch vor Ort-Einpressen einer tonhaltigen Suspension unter hohem Druck eine schlitzförmige, in den Bodenbereich hineinführende Ausnehmung kontinuierlich oder diskontinuierlich erzeugt wird, wobei ebenfalls vor Ort der gelöste Boden mit der Suspension vermischt und die Mischung, die Sperrschicht bildend, in der Ausnehmung verbleibt sowie die Suspension in bestehende Poren oder Hohlräume der Schlitzwand-Ausnehmung eindringt und diese verfüllt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unter hohem Druck anstehende Suspension an vorhandene Grundmauern oder Außenmauern im Bodenbereich geführt wird, wobei dort anhaftende Materialien zunächst gelöst, dann mit der Suspension infiltriert und im Anschluß gebunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension auf der Basis von Ton oder Ton/Zement aufbereitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischvorgang durch die Spüldüsen eingeleitet wird und durch einen nachlaufenden Homogenisierungsmischer vollendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorlaufende Mischer zum Lösen genutzt wird und die Suspension durch die nachlaufenden Düsen beigegeben wird.