DE102010022802A1 - Soil bulk density improving method for e.g. subsoil sink redevelopment areas, involves directly utilizing ground water near ground sinks or water logging surfaces as working level of carrier unit for soil improvement - Google Patents
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- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/02—Improving by compacting
- E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der bodenmechanischen Eigenschaften (z. B. Lagerungsdichte) von Böden im amphibischen Wasser – Land – Übergangsbereich von Gewässern, Bodensenken und Baugrundsanierungsgebieten.The invention relates to a method for improving the soil mechanical properties (eg storage density) of soils in the amphibious water - land transition area of waters, subsidence and subsoil regeneration areas.
In Wasser – Land – Übergangsbereich von Gewässern, grundwassernahen Bodensenken und Baugrundsanierungsgebieten besteht auf Grund physikalischer Kräfte oft ein geotechnisch „als gering tragfähiger” definierter Boden oder Baugrund an. Damit stehen diese Bereiche nicht für eine gefahrlose Nutzung durch Begehung, Befahrung, zu Beräumungs- und Erdbauarbeiten oder zur Bebauung zur Verfügung. Sie müssen bearbeitet werden, um eine Folgenutzung zu ermöglichen.In water - land - transitional areas of water bodies, subsurface sinks and subsoil regeneration areas there is often a geotechnically defined soil or subsoil due to physical forces. Thus, these areas are not available for safe use by inspection, driving, for excavation and earthworks or for building. They need to be edited to allow for reuse.
Üblicherweise werden diese wassergesättigten und umgelagerten Böden mit Schwingungen von Hochfrequenz-Innenrüttlern aus der Bauindustrie angeregt. Die Bearbeitung erfolgt in der Regel von der Landseite in mit üblichen Baugeräten oder von der Wasserseite mit üblichen Baugeräten, welche auf Ponton schwimmen.Typically, these water saturated and redistributed soils are excited by vibrations from high frequency internal vibrators from the construction industry. The processing usually takes place from the land side in with usual construction equipment or from the water side with usual construction equipment, which float on pontoon.
Für die amphibischen Bereiche werden zur Zeit rad- oder kettengetriebene Geräteträger mit Rohrgitterrahmen ausgestattet, die als Trägergerüste für Rollensysteme, Verbindungsschläuchen und Hochfrequenzrüttler dienen. Zur Bodenanregungen werden diese Hochfrequenzrüttler an Versorgungsschläuche gehängt und mit Schwingungsfrequenzen unterhalb 200 Hz betrieben. Mit diesen Frequenzen wird die Reibung innerhalb des Korngefüges vermindert, so dass die Körner unter der Einwirkung der Schwerkraft eine dichtere Lagerung annehmen und der Luftporenanteil sinkt. Die flexible Schlauchaufhängung ist notwendig, weil die Schläuche über Rollen geführt werden. Entweder zum Aufwickeln der Schläuche oder zur Richtungsänderung beim Absenken. Auf Grund dieser Rollenführungen sind Rütteltiefen nur bis maximal 10 m möglich. Das Herausziehen aus dem Boden erfolgt entweder kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von ca. 1,2 m/min oder diskontinuierlich aber nur in ca. 1 m Schritten.For the amphibious areas, wheeled or chain-driven implement carriers are currently being equipped with tubular lattice frames, which serve as carrier frameworks for roller systems, connecting hoses and high-frequency vibrators. For ground excitations, these high-frequency vibrators are hung on supply hoses and operated with vibration frequencies below 200 Hz. With these frequencies, the friction within the grain structure is reduced, so that the grains assume a denser storage under the action of gravity and the air entrainment decreases. The flexible hose suspension is necessary because the hoses are guided over rollers. Either to wind up the hoses or to change direction when lowering. Due to these roller guides, shaking depths are only possible up to a maximum of 10 m. The extraction from the soil takes place either continuously at a speed of about 1.2 m / min or discontinuously but only in about 1 m steps.
Das Eindringen dieser Rüttler in den Boden kann nur durch das Eigengewicht von 0,005 bis 0,020 Mg erfolgen. Bei der üblichen Lösung wird mit dem Baurüttler eine Zentrifugalkraft von 0,7 Tonnen erzeugt. Diese Verdichter arbeiten nur mit Fliehkräften bei 0,70 Mg (Herstellerangaben). Der flächenbezogene Energieeinsatz beträgt damit ca. 0,5 kW pro 1 m2. In Ufer- und Flachwasserbereichen tritt oft Bewuchs durch Schilf und Gräser auf. Die dichten Wurzelgeflechte stellen ein starkes Hindernis für die Betonrüttler dar, weil diese im Gegensatz zum Boden durch die Schwingungen nicht ihre Festigkeit verlieren. Die Überwindung der Wurzeln kann durch gezielte Belastung des Betonrüttlers nicht unterstützt werden, weil die elastischen Schläuche zur Kraftübertragung ungeeignet sind.The penetration of these vibrators into the soil can only be done by the own weight of 0.005 to 0.020 Mg. In the usual solution, a centrifugal force of 0.7 tons is generated with the construction vibrator. These compressors only work with centrifugal forces at 0.70 Mg (manufacturer information). The area-related energy consumption is thus about 0.5 kW per 1 m 2 . In riparian and shallow water areas, vegetation often occurs due to reeds and grasses. The dense root braids are a strong obstacle to the concrete vibrators, because they do not lose their strength in contrast to the ground due to the vibrations. The overcoming of the roots can not be supported by targeted loading of the concrete vibrator, because the elastic hoses are unsuitable for power transmission.
Starke Wurzelgeflechte reduzieren somit die Wirkung dieser technischen Lösung, der Baugrund unter den Wurzeln wird damit nicht angeregt. Die Erfassung der Prozessdaten erfolgt nicht kontinuierlich innerhalb des Ablaufes des Prozesses, beginnend mit dem Absenkvorgang und endend mit dem Abschluss des Ziehvorganges, sondern benutzt Handmessungen der Arbeitsschritte. Bei den bestehenden Lösungen wird das Trägergerät zur Prozessausführung nicht abgestützt. Die zur Leistungsdarstellung notwendige Tiefenerfassung ist somit von der schwimmenden Gerätestellung und von den Federwegen des Fahrwerkes beeinflusst.Strong root braids reduce the effect of this technical solution, the soil under the roots is not stimulated. The acquisition of the process data is not continuous within the process, starting with the lowering process and ending with the completion of the drawing process, but uses manual measurements of the work steps. In the existing solutions, the carrier device for process execution is not supported. The necessary for the performance representation depth detection is thus influenced by the floating device position and the suspension travel of the chassis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der bodenmechanischen Eigenschaften bereitzustellen, welches den o. g. Nachteilen abhilft. Dies wird mit einen Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht.The invention has for its object to provide a method for improving the soil mechanical properties, which the o. G. Remedies disadvantages. This is achieved by a method according to claim 1.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.In the following the invention will be described with reference to the attached figures.
Als Trägergerät werden amphibisch arbeitende Seil- oder Hydraulikbagger eingesetzt. Die Geräte stützen sich während des Prozesses auf dem zu verbessernden Boden ab. Die feste Verbindung des Trägergerätes mit der Schwingungsquelle zur Bodenanregung erfolgt über starre mechanische Elemente und feste, einachsige Gelenkverbindungen.As a carrier device amphibious working rope or hydraulic excavator are used. The devices are supported during the process on the soil to be improved. The solid connection of the carrier device with the vibration source for ground excitation via rigid mechanical elements and solid, uniaxial joints.
Als Schwingungsquelle werden in Abhängigkeit von Wassertiefe und erforderlicher Verdichtungstiefe im Boden Tiefenrüttler (
In
Die Vibratoren werden mit Schwingungsbalken/Rüttelbohlen in unterschiedlicher Ausführung der Konstruktion von Anzahl und Länge der Schwingstäbe kombiniert (
a = 2,00 m
b = 1,00 m
c = 1,00 m
d = 1,00 m
e = 2,50 m
f = 2,00 m
g = 1,00 m
h = 1,00 m
k = 1,00 m
a = 2.00 m
b = 1.00 m
c = 1.00 m
d = 1.00 m
e = 2.50 m
f = 2.00 m
g = 1.00 m
h = 1.00 m
k = 1.00 m
Die kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Hub- und Senkbewegungen sind in den Messwegen frei wählbar und ausführbar. Die kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Hub- und Senkbewegungen der Schwingungsgeräte werden prozessbegleitend digital erfasst, aufbereitet und verarbeitet (wie zum Beispiel in
Zusätzlich zum Eigengewicht des Rüttlers ist eine Andruckkraft auf die Schwingungsquelle durch den Bagger möglich. Gegenüber der vorhandenen Lösungen ist damit für das Erreichen der notwendigen Zieltiefe gegen Widerstand von Pflanzen und Boden eine höhere Sicherheit vorhanden.In addition to the weight of the vibrator, a pressure force on the vibration source by the excavator is possible. Compared to the existing solutions, a higher level of security is thus available for achieving the necessary target depth against resistance of plants and soil.
Die starre Konstruktion der Einheit von Tiefenrüttler (oder Vibrator mit Sohlenkonstruktion) und Amphibienbagger in Verbindung mit dem hohen Energieeintrag führt zu einer besseren Bodenanregung gegenüber den bisherigen Lösungen.The rigid construction of the unit of deep vibrator (or vibrator with sole construction) and amphibious excavator in conjunction with the high energy input leads to a better ground excitation over the previous solutions.
Die vorgesehenen Schwingungsquellen erzeugen maximale Zentrifugalkräfte bis 12 Tonnen bzw. 120 kN. Damit sind mindestens 8 kW pro m2 in den Boden eintragbar. Über die Gerätesteuerung ist die jeweils benötigte Kraft einstellbar. Der Bodenverbesserungsprozess kann intensiver und effektiver ausgeführt werden. Das wird zu einer besseren Trittsicherheit oder Nutzbarkeit führen.The intended vibration sources generate maximum centrifugal forces up to 12 tons or 120 kN. This means that at least 8 kW per m 2 can be entered into the soil. The required force can be set via the device control. The soil improvement process can be carried out more intensively and effectively. This will lead to a better slip resistance or usability.
Der Bagger bewegt sich aus eigener Kraft zu dem vorgesehenen Standort und stützt sich dann dort mit seinen hydraulischen Ansaugstützen an den Seitenpontons ab. Durch die zusätzliche Abstützung des Trägergerätes auf dem Boden ist eine genaue Tiefenmessung, unabhängig vom schwimmenden Verhalten des Gerätes oder seiner Fahrwerksfederung möglich. Die Position wird über GPS überprüft.The excavator moves under its own power to the intended location and then rests there with its hydraulic suction supports on the side pontoons. Due to the additional support of the carrier on the ground accurate depth measurement, regardless of the floating behavior of the device or its suspension suspension is possible. The position is checked via GPS.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Amphibienbaggeramphibious excavator
- 1010
- Rüttler + LanzeJogger + lance
- 2020
- Stromaggregatgenerator
- 3030
- Wasserpumpewater pump
- 4040
- Pontonpontoon
- 5050
- zu verdichtender Bereicharea to be compacted
- 6060
- Liegendeslying
- 7070
- Rütteleinheitvibrating unit
- a, b, c, d, ea, b, c, d, e
- AbmessungenDimensions
- f, g, h, kf, g, h, k
- AbmessungenDimensions
Claims (1)
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- 2010-06-05 DE DE102010022802.8A patent/DE102010022802B4/en active Active
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