DE102007022901A1

DE102007022901A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bodenbefestigung

Info

Publication number: DE102007022901A1
Application number: DE200710022901
Authority: DE
Inventors: Ludger Boese
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verfestigen von Böden, Wänden oder Decken im Erdreich vorgeschlagen, welche insbesondere aus Kies, Sand oder rolligem Gestein bestehen, um eine Baugrube, -sohle, -lage, einen Tunnelbau oder dergleichen zu sichern, bei dem eine Anzahl leitender Stabelektroden in das Erdreich eingebracht wird, die Anzahl Stabelektroden mit einem elektrischen Strom beschickt wird, wodurch das in einem Bereich um die jeweilige Elektrode herum befindliche Erdmaterial verschweißt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass über die Anzahl Stabelektroden das Erdreich mit einer zweiten Anzahl Stromstößen beaufschlagt wird, um das Erdreich zu verschweißen, wobei die zweite Anzahl vorzugsweise gleich 1 ist. Ferner wird eine zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenbefestigung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine dafür geeignete Vorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 17.
Bei Erdbaumaßnahmen wie beispielsweise beim Ausheben von Baugruben oder Tunnelbau müssen die Böden, Wände oder Decken der Baustelle gesichert werden, um ein Nachrutschen oder Verschütten der Baustelle zu verhindern. Dies gilt insbesondere, wenn es sich bei dem umgebenden Erdreich um loses Material wie beispielsweise Kies, Sand oder rolliges Gestein handelt.
Dazu sind heute verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, beispielsweise Verankerungsmodule, Spuntwände, Schlitzwände, der sogenannte Berlinerverbau, eine Bodenvernagelung, die Bodenverfestigung mittels Vereisung oder mittels Injektion. Weiterhin bekannt ist es den Boden mit Hilfe von elektrischem Strom zu verfestigen.
Beispielhaft für ein elektrisches Bodenverfestigungsverfahren sei die deutsche Patentschrift 514 818 genannt, welche ein Verfahren zur Bodenverfestigung offenbart, bei dem ein elektrischer Strom in den Boden eingeleitet wird, um dort eine ebenfalls zugesetzte Kieselsäurelösung elektrolytisch zu zersetzen und dadurch den Boden zu versteinern.
Ein weiteres Beispiel ist der DE 12 54 09 B4 zu entnehmen, bei der eine Bodenverfestigung mittels Elektroden erreicht wird, zwischen denen ein Strom fließt. In diese Richtung geht auch die DE 233 76 72 C3 , sowie die DE 293 41 16 und die DE 321 28 51 C2 .
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegend Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen das Elektro-Bodenverfestigen wirtschaft lich mit geringer elektrischer Leistung und geringem Zeitaufwand betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird hinsichlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich der Vorrichtung mit Merkmalen des Anspruchs 17.
Vorteilhaft wird erreicht, dass es bei einem im Vergleich zu herkömmlichen elektrischen Bodenbefestigungs- bzw. Verfestigungsverfahren sehr viel geringeren Leistungsbedarf und innerhalb einer wesenlich kürzeren Zeitspanne zu einem Verbacken bzw. Versintern des Erdreichs im Bereich um die jeweilige Elektrode herum kommt. Typischerweise ist dieser Bereich eine Mantelzone mit einem Radius von ca. 10 cm um den jeweiligen Elektrodenstab herum. Dabei wird ein Stromstoß bzw. eine Anzahl von Stromstößen mit einer sehr steilen Flanke über eine kurze Zeit mit einer hohen Stromstärke über die Elektrode in den Boden bzw. das Erdreich geleitet, so dass der elektrische Widerstand des Bodens ausreicht, um genügend Hitze entstehen zu lassen, dass es zu einem Verbacken des Erdmaterials durch Anschmelzen an den Korngrenzen im Erdmaterial kommt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Selbstverständlich sind dabei Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 514818 [0004]
- DE 125409 B4 [0005]
- DE 2337672 C3 [0005]
- DE 2934116 [0005]
- DE 3212851 C2 [0005]

Claims

Verfahren zum Verfestigen von Böden, Wänden oder Decken im Erdreich, welche insbesondere aus Kies, Sand oder rolligem Gestein bestehen, um eine Baugrube, -sohle, -lage einen Tunnelbau oder dergleichen zu sichern, bei dem eine Anzahl leitender Stabelektroden in das Erdreich eingebracht wird, die Anzahl Stabelektroden mit einem elektrischem Strom beschickt wird, wodurch das in einem Bereich um die jeweilige Elektrode herum befindliche Erdmaterial verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über die Anzahl Stabelektroden das Erdreich mit einer zweiten Anzahl Stromstößen beaufschlagt wird, um das Erdreich zu verschweißen, wobei die zweite Anzahl vorzugsweise gleich 1 ist.
Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Stromstoß durch eine plötzliche Entladung eines hohen Stroms in das Erdreich erfolgt, wobei die plötzliche Entladung eines hohen Stroms vorzugsweise durch eine Kondensatorentladung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorentladung mit einer Tyristorsteuerung ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Anzahl Kondensatoren über Stromleitungen mit der Anzahl Stabelektroden verbunden sind, wobei die Stromleitungen eine vergleichbar große Stromtragfähigkeit wie die jeweils zugeordnete Stabelektrode aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die plötzliche Entladung in einer Zeitspanne im Millisekundenbereich erfolgt, vorzugsweise in einer Zeitspanne kleiner 20 ms, beispielsweise 10 ms oder kleiner.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der große Strom eine Stromstärke in einem Bereich von mehreren 1000 A aufweist, vorzugsweise über 50 000 A, beispielsweise bis zu 400 000 A.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromentladung eine relativ kleine Spannung in einem Bereich aufweist, der unterhalb einer für Menschen gefährlichen Spannung von 42 Volt liegt, vorzugsweise unterhalb von 30 V, insbesondere bei 20 V.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Anzahl Kondensatoren über ein Netzteil mit einem Standard-Stromnetzanschluss geladen werden, insbesondere mit einem Netzteil mit Hausanschluss 32 A abgesichert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen der Stabelektroden in das Erdreich vorgebohrt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Stabelektroden bohrerförmig ausgebildet ist und in das Erdreich eingebohrt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdreich durch ein Anschmelzen der Körner an den Korngrenzen in dem Bereich um die Elektrode herum während der Entladung verbacken wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdreich mit Stabelektroden gespickt wird, an denen nach und nach oder gleichzeitig ein Stromstoß in das Erdreich geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabelektroden eine Textur im Erdreich bilden und vorzugsweise unter verschiedenen Winkeln in das Erdreich gedrückt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Elektroden zum Wiederentfernen nach der Entladungen vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Elektroden zum Verbleib in dem Erdreich nach der Entladung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode als Erdanker zum zusätzlichen Verschrauben mit einer hinter dem Erdreich liegenden, stabileren Erdschicht ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Gewinde.
Vorrichtung zum Verfestigen von Erdreich bzw. Baugrund, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl Stabelektroden, vorzugsweise mit einer Länge von ca. 30 cm, vorgesehen ist, welche leitend mit einer dritten Anzahl Kondensatoren verbunden sind, wobei die Vorrichtung ein Netzteil mit einem Standardstromnetzanschluss und einem Transformator zum Transformieren des Netzstroms zur Aufladung der dritten Anzahl Kondensatoren aufweist, sowie mit einer Steuerung, vorzugsweise Tyristorsteuerung, über welche die Entladung der dritten Anzahl Kondensatoren steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil die Steuerung und die dritte Anzahl Kondensatoren in einem tragbaren Gehäuse angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse eine Anzahl Leitungen für die Stabelektroden angeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabelektroden austauschbar sind.