DE102016002133A1

DE102016002133A1 - Method for freezing soil by means of freezing lances

Info

Publication number: DE102016002133A1
Application number: DE102016002133.0A
Authority: DE
Inventors: Ralf Schmand; Abraham Sliwo
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2017-08-24
Also published as: EP3211137A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gefrieren von Erdreich (E), aufweisend die Schritte: Erzeugen eines Bohrloches (10) im Erdreich (E) mittels eines Bohrers (B), Einbringen eines Volumenkörpers (1) in das Bohrloch (10), so dass zwischen dem Volumenkörper (1) und einer Innenseite (10a) des Bohrlochs (10) ein Zwischenraum (2) gebildet wird, Ausfüllen des Zwischenraumes (2) mit einem fließfähigen sowie aushärtbaren Material zur Erzeugung einer Auskleidung (20) des Bohrloches (10), Entfernen zumindest eines äußeren Bereiches (1a) des Volumenkörpers (1) aus dem Bohrloch (10) unter Erzeugung eines an die Auskleidung (20) angrenzenden Freiraumes (3), Einbringen eines Kontaktmediums (30) in den Freiraum (3), und Gefrieren eines an die Auskleidung (20) angrenzenden Erdbodenbereiches mittels einer im Bohrloch (10) angeordneten, das Kontaktmedium (30) kontaktierenden Gefrierlanze (1b).The invention relates to a method for freezing earth (E), comprising the steps of: creating a borehole (10) in the ground (E) by means of a drill (B), introducing a solid (1) into the borehole (10) so that between the volume (1) and an inner side (10a) of the borehole (10) a gap (2) is formed, filling the intermediate space (2) with a flowable and hardenable material to produce a lining (20) of the borehole (10), Removing at least one outer region (1a) of the bulk body (1) from the wellbore (10) creating a free space (3) adjacent the liner (20), introducing a contact medium (30) into the free space (3), and freezing one to the lining (20) adjacent the soil area by means of a downhole (10) arranged, the contact medium (30) contacting the freezing lance (1b).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gefrieren von Erdreich.The invention relates to a method for freezing soil.

Derartige Verfahren werden zum Verfestigen oder Abdichten von Baugrund eingesetzt. Bekannt sind hierbei Verfahren, die flüssigen Stickstoff oder verflüssigte Luft als Kühlmittel verwenden. Ebenso bekannt ist die Vereisung mittels einer Sole, die ihrerseits durch eine Kälteanlage temperiert wird. Die Vereisung mit Stickstoff erfolgt aufgrund der tiefen Temperatur von flüssigem Stickstoff deutlich schneller als mit Sole, wohingegen die laufenden Kosten (insbesondere Energiekosten) bei längeren Einfrierzeiten bei flüssigem Stickstoff deutlich höher liegen als bei Sole.Such methods are used for solidifying or sealing ground. Known here are methods that use liquid nitrogen or liquefied air as a coolant. Also known is the icing by means of a brine, which in turn is tempered by a refrigeration system. The icing with nitrogen is due to the low temperature of liquid nitrogen much faster than with brine, whereas the running costs (especially energy costs) with longer freezing times in liquid nitrogen are significantly higher than brine.

Aufgrund der Anforderungen an die Einfrierdauer, die oftmals möglichst kurz ausfallen soll, und einer möglichst langen Aufrechterhaltung des gefrorenen Zustands des vereisten Erdreiches, werden verschiedentlich Bodenvereisungen durchgeführt, bei denen zuerst mit flüssigem Stickstoff der Eiskörper aufgebaut wird und dieser sodann unter Einsatz einer Sole aufrecht erhalten wird.Due to the requirements of the freezing time, which should often be as short as possible, and the longest possible maintenance of the frozen state of the icy earth, ground icing is performed variously, in which first with liquid nitrogen, the ice body is built and this then maintained using a brine becomes.

Bei Tiefbauarbeiten, bei denen die eingesetzten Maschinen dadurch beschädigt werden können, dass sie die eingebauten Gefrierlanzen im Vortrieb durchtrennen müssen, ist es wichtig, die verwendeten Gefrierlanzen wieder zu entfernen.In civil engineering work, where the machines used can be damaged by having to cut through the built-in freezing lances, it is important to remove the used freezing lances again.

Aus der EP 1 820 903 B1 ist eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Gefrieren von Erdreich bekannt, bei dem das Gefrierrohr zumindest abschnittsweise aus einem spröden oder weichen Material besteht, dass durch eine Tiefbau-Bearbeitungsmaschine zerstört werden kann, ohne die Einsatzfähigkeit der Bearbeitungsmaschine zu beeinträchtigen.From the EP 1 820 903 B1 a device or a method for freezing soil is known in which the freezing tube at least partially consists of a brittle or soft material that can be destroyed by a civil engineering machine without affecting the operational capability of the machine.

Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, das ein vergleichsweise einfaches Entfernen der Gefrierlanzen aus dem Erdreich nach Erzeugung des gewünschten Eiskörpers erlaubt.On this basis, the object of the invention is to provide a method of the type mentioned, which allows a comparatively simple removal of the freezing lances from the ground after generation of the desired ice body.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in the corresponding subclaims and are described below.

Gemäß Anspruch 1 sieht das erfindungsgemäße Verfahren zum Gefrieren von Erdreich zumindest die folgenden Schritte vor:

– Erzeugen eines Bohrloches im Erdreich mittels eines Bohrers,
– Einbringen eines Volumenkörpers in das Bohrloch, so dass zwischen dem Volumenkörper und einer Innenseite des Bohrlochs ein Zwischenraum gebildet wird,
– Ausfüllen des Zwischenraumes mit einem fließfähigen sowie aushärtbaren Material zur Erzeugung einer den Volumenkörper umgebenden Auskleidung des Bohrloches,
– Entfernen zumindest eines äußeren Bereiches des Volumenkörpers aus dem ausgekleideten Bohrloch unter Erzeugung eines an die Auskleidung angrenzenden Freiraumes,
– Einbringen eines Kontaktmediums in den Freiraum,
– Gefrieren eines an die Auskleidung angrenzenden Erdbodenbereiches mittels einer im Bohrloch angeordneten, das Kontaktmedium kontaktierenden Gefrierlanze.

According to claim 1, the inventive method for freezing soil at least the following steps:

Creating a borehole in the ground by means of a drill,
Introducing a volume body into the borehole such that a space is formed between the volume body and an inner side of the borehole,
Filling the intermediate space with a flowable and curable material to produce a lining surrounding the volume of the borehole,
Removing at least an outer region of the volume from the lined wellbore to create a clearance adjacent the liner;
Introducing a contact medium into the free space,
Freezing of a region of the earth adjacent to the lining by means of a freezing lance arranged in the borehole and contacting the contact medium.

Bei dem besagten Kontaktmedium können Fluide mit einem Gefrierpunkt kleiner oder gleich 0°C verwendet werden, wie z. B. Sole (wässrige CaCl₂-, NaCl- oder MgCl₂-Lösungen), Alkohol (z. B. Ethanol oder Propanol), wässrige Lösungen mit Alkohol (z. B. Ethanol oder Propanol), oder Wasser.In the said contact medium fluids with a freezing point less than or equal to 0 ° C can be used, such as. For example, brine (aqueous CaCl ₂ , NaCl or MgCl ₂ solutions), alcohol (eg, ethanol or propanol), aqueous solutions with alcohol (eg, ethanol or propanol), or water.

Bei einer Gefrierlanze handelt es sich im Sinne der vorliegenden Erfindung um einen insbesondere längserstreckten (z. B. rohrförmigen) Körper, der dazu ausgebildet ist, ein fluides Kühlmedium in das Bohrloch zu führen sowie insbesondere wieder herauszuführen, so dass das Kühlmittel Wärme aus dem umgebenden Erdreich aufnimmt und dieses entsprechend abkühlt.For the purposes of the present invention, a freezing lance is an in particular longitudinally extended (eg tubular) body which is designed to guide a fluid cooling medium into the borehole and in particular to lead it out again, so that the coolant absorbs heat from the surrounding area Soil absorbs and this cools down accordingly.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das fließfähige Material eine Suspension ist, insbesondere eine Zementsuspension, d. h. eine Suspension die einen Zement aufweist sowie ggf. weitere Zuschlagstoffe. Bei der Suspension kann es sich insbesondere um einen Beton handeln.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the flowable material is a suspension, in particular a cement suspension, d. H. a suspension which has a cement and optionally further additives. The suspension may in particular be a concrete.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Volumenkörper in einem Hohlraum des Bohrers (z. B. mit einer geeigneten Hebevorrichtung) angeordnet wird. Der Bohrer kann danach aus dem Bohrloch herausgezogen werden, wobei der Volumenkörper im Bohrloch verbleibt. Der Volumenkörper kann auch auf andere Weise im Bohrloch angeordnet werden. Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the volume body is arranged in a cavity of the drill (for example with a suitable lifting device). The drill can then be pulled out of the wellbore, leaving the bulk body in the wellbore. The solid can also be placed in other ways downhole.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Variante der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Volumenkörper die Gefrierlanze aufweist, wobei die Gefrierlanze von dem besagten, zu entfernenden äußeren Bereich des Volumenkörpers umgeben ist.Furthermore, according to a preferred variant of the present invention, it is provided that the volume body has the freezing lance, wherein the freezing lance is surrounded by the said outer area of the volume body to be removed.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem äußeren Bereich (oder bei dem gesamten Volumenkörper, siehe unten) um einen Formkörper handeln, insbesondere um einen einstückigen, monolithischen Formkörper.According to one embodiment of the present invention, the outer region (or the entire solid, see below) may be a molded article, in particular a one-piece, monolithic molded article.

Weiterhin kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der umgebende äußere Bereich des Volumenkörpers (oder der Volumenkörper, siehe unten) eine äußere flexible Hülle aufweisen (z. B. eine Folie aus einem Kunststoff, wie z. B. PA, E/VA, POM, PE, PTFE, PEEK, PFA, PBT oder PEI) sowie eine von der Hülle umgebene Füllung. Bei der Füllung kann es sich um Füllmaterial in Form eines Schüttguts (z. B. Körper, insbesondere Kugeln, aus Polystyrol) oder einen monolithischen Körper, z. B. Schaum (z. B. Polystyrol), handeln. Weiterhin kann als Füllung auch ein Fluid verwendet werden (z. B. ein Gas wie Luft und/oder eine Flüssigkeit, insbesondere wässrige Lösungen, flüssiges (insbesondere erwärmtes) Stearin, Paraffin, Ceresin oder Naphthalin). Der äußere Bereich des Volumenkörpers kann z. B. durch eine Folie gebildet sein, die eine Vielzahl an Volumina ausbildet, die jeweils mit einem Medium wie z. B. Luft gefüllt sind. Insbesondere kann die Folie Luft, Gas, Wasser oder einen Füllkörper enthalten, der dann entfernt wird, wenn die Lanze eingeführt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Gefrierlanze direkt mit der Außenhülle und Füllmaterial einzubringen. Das Füllmaterial wird anschließend entfernt (z. B. ausgeblasen, ausgeschwemmt, oder verbrannt) und mit Kontaktmedium verfüllt.Further, according to an alternative embodiment, the surrounding outer region of the bulk body (or the solid bodies, see below) may have an outer flexible shell (eg, a foil of a plastic, such as PA, E / VA, POM, PE , PTFE, PEEK, PFA, PBT or PEI) and a filling surrounded by the shell. The filling may be filling material in the form of a bulk material (eg body, in particular spheres, made of polystyrene) or a monolithic body, eg. Foam (eg polystyrene). Furthermore, a fluid can also be used as the filling (for example a gas such as air and / or a liquid, in particular aqueous solutions, liquid (in particular heated) stearin, paraffin, ceresin or naphthalene). The outer region of the solid can z. B. be formed by a film which forms a plurality of volumes, each with a medium such. B. air are filled. In particular, the film may contain air, gas, water or a packing which is then removed when the lance is inserted. Another possibility is to introduce the freezing lance directly to the outer shell and filling material. The filling material is then removed (eg blown out, flushed out, or burnt) and filled with contact medium.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der äußere Bereich des Volumenkörpers nach dem Aushärten der Auskleidung entfernt wird (wobei die Gefrierlanze zunächst in dem Bohrloch verbleibt), insbesondere durch Zerstören, Verbrennen, Schmelzen (und insbesondere Abziehen der Schmelze aus dem Bohrloch) und/oder Entnehmen des äußeren Bereiches, so dass der besagte Freiraum ein die Gefrierlanze umgebender Zwischenraum ist. Der äußere Bereich bildet in diesem Sinne also insbesondere eine sogenannte verlorene Form.Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the outer portion of the bulk body is removed after the lining has hardened (with the freeze lance initially remaining in the borehole), in particular by destroying, burning, melting (and especially removing the melt from the borehole ) and / or removing the outer region, so that the said free space is a space surrounding the freezing lance. The outer area thus forms in this sense in particular a so-called lost form.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten, alternativen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Volumenkörper die Gefrierlanze nicht aufweist, wobei nach dem Aushärten der Auskleidung nicht nur ein äußerer Bereich des Volumenkörpers entfernt wird, sondern der gesamte Volumenkörper, insbesondere durch Zerstören, Verbrennen, Schmelzen (siehe auch oben) und/oder Entnehmen des Volumenkörpers. Hiernach werden in den entstandenen Freiraum das Kontaktmedium und die separate Gefrierlanze eingebracht. Auch hier wird der Volumenkörper insbesondere als verlorene Form bezeichnet, da der Volumenkörper wieder entfernt bzw. zerstört wird.Furthermore, according to a preferred, alternative embodiment of the invention, the volume body does not have the freeze lance, whereby not only an outer area of the volume body is removed after curing of the lining, but the entire volume body, in particular by destruction, burning, melting (see also above) and / or removing the volume body. Thereafter, the contact medium and the separate freezing lance are introduced into the resulting free space. Again, the solid is referred to in particular as a lost form, since the solid is removed or destroyed again.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Auskleidung nach dem Aushärten sowie vor dem Einbringen des Kontaktmediums mit einer Sperrschicht versehen wird, so dass das Kontaktmittel nicht in die Auskleidung eindringen kann bzw. ins Erdreich einsickern kann. Alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die Auskleidung selbst eine Sperrschicht ausbildet, so dass das Kontaktmittel nicht in die Auskleidung eindringen kann. Hierfür kann eine geeignete Suspension bzw. ein geeignetes Material verwendet werden, die bzw. das nach dem Aushärten eine derartige Sperrschicht ausbildet ohne dass es einer weiteren Behandlung der Auskleidung des Bohrloches bedarf.Furthermore, according to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the lining is provided with a barrier layer after curing and before the introduction of the contact medium, so that the contact agent can not penetrate into the lining or can infiltrate into the ground. Alternatively, it is provided that the lining itself forms a barrier layer, so that the contact means can not penetrate into the lining. For this purpose, a suitable suspension or a suitable material can be used, which forms such a barrier layer after curing without the need for further treatment of the lining of the wellbore.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Gefrierlanze nach dem Gefrieren des Erdbodenbereiches aus dem Bohrloch herausgezogen wird. Dies ist aufgrund der erfindungsgemäßen Konfiguration des Bohrloches mit Auskleidung vergleichsweise leicht möglich.Furthermore, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the freezing lance is pulled out of the well after freezing of the ground area. This is relatively easy due to the inventive configuration of the wellbore with lining.

Bevorzugt wird die Gefrierlanze durch ein geeignetes Haltemittel innerhalb des Bohrloches in Position gehalten. Wobei jenes Haltemittel bevorzugt auch dazu ausgebildet ist, die Gefrierlanze beim Einbringen in das Bohrloch bzw. beim Herausziehen aus dem Bohrloch zu führen.Preferably, the freeze lance is held in position by suitable holding means within the wellbore. Whereby that holding means is preferably also designed to guide the freezing lance out of the borehole when it is introduced into the borehole or when being withdrawn.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen bei den nachfolgenden Figurenbeschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will be explained in the following description of the figures of embodiments of the invention with reference to the figures. Show it:

1 bis 8 schematische Darstellungen zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 1 to 8th schematic representations of two embodiments of the method according to the invention; and

9 bis 11 verschiedenen Ausführungsformen von Volumenkörpern, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können. 9 to 11 various embodiments of solids, which can be used in the method according to the invention.

1 zeigt im Zusammenhang mit den 2 bis 11 verschiedene Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gefrieren von Erdreich E. 1 shows in connection with the 2 to 11 Various embodiments of the inventive method for freezing soil E.

Hierbei wird zunächst ein Bohrloch 10 mittels eines Bohrers B in einem Erdreich E erzeugt, und zwar vorzugsweise mittels eines hohlen Bohrers B, der einen Hohlraum H aufweist (vergleiche 1). Hierin kann ein Volumenkörper 1 angeordnet werden (z. B. mit einer geeigneten Vorrichtung oder ggf. auch manuell), der nach einem Entfernen des Bohrers B aus dem Bohrloch 10 im Bohrloch 10 verbleibt, so dass zwischen dem Volumenkörper 1 und einer Innenseite 10a des Bohrlochs 10 ein Zwischenraum 2 gebildet wird (vgl. 2). Der Volumenkörper 1 kann auch auf andere Weise im Bohrloch 10 angeordnet werden. Der Zwischenraum 2 wird mit einem fließfähigen sowie aushärtbaren Material, insbesondere in Form einer Zementsuspension oder eines Betons, zur Erzeugung einer Auskleidung 20 des Bohrloches 10, d. h., zur Erzeugung einer festen Wandung sowie eines festen Bodens des Bohrloches 10, aufgefüllt (vgl. 3).This is initially a borehole 10 by means of a drill B in a soil E, preferably by means of a hollow drill B, which has a cavity H (see 1 ). Here can be a solid 1 be arranged (for example, with a suitable device or possibly manually), after removing the drill B from the borehole 10 in the borehole 10 remains, so that between the volume body 1 and an inside 10a of the borehole 10 a gap 2 is formed (cf. 2 ). The solid 1 can also be downhole in other ways 10 to be ordered. The gap 2 is used with a flowable and curable material, in particular in the form of a cement suspension or a concrete, to produce a lining 20 of the borehole 10 that is, to create a solid wall and a solid bottom of the wellbore 10 , filled up (cf. 3 ).

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sodann der Volumenkörper 1 nach dem Aushärten der Auskleidung 20 (vgl. 4) aus dem ausgekleideten Bohrloch 10 entfernt, insbesondere zerstört, wobei ein an die Auskleidung 20 angrenzende Freiraum 3 im Bohrloch 10 geschaffen wird (vgl. 5). Hiernach wird z. B. mittels einer Sonde 40, die in den Freiraum 3 eingeführt wird, ein Mittel 41 auf die Auskleidung aufgebracht, so dass eine Sperrschicht 42 auf der Auskleidung 20 erzeugt wird, die verhindert, dass ein in den Freiraum 3 des Bohrlochs 10 einzubringendes fluides Kontaktmittel 30 (z. B. die oben angegebenen Kontaktmittel) über die Auskleidung 20 in das Erdreich E gelangen kann (vgl. 6). Bei dem Mittel 41 kann es sich z. B. um einen der folgenden Stoffe handeln oder das Mittel 41 kann einen der folgenden Stoffe aufweisen: Wasserglas (wässrige Lösungen aus Kalium-, Natrium- und/oder Lithiumsilicaten), ein flüssiges Wachs (z. B. Paraffin, Stearin oder Ceresin), eine wässrige silikathaltige Lösung, ein Harz. Als Mittel 41 kann auch Graphit aufgebracht werden oder z. B. ein Kunststoff in flüssiger Form, so dass eine Imprägnierung stattfindet.According to one embodiment of the method according to the invention then the volume body 1 after curing the lining 20 (see. 4 ) from the lined wellbore 10 removed, in particular, destroyed, with one to the lining 20 adjoining open space 3 in the borehole 10 is created (cf. 5 ). After that z. B. by means of a probe 40 in the open space 3 is introduced, a means 41 applied to the lining, leaving a barrier 42 on the lining 20 is generated, which prevents one from entering the free space 3 of the borehole 10 to be introduced fluid contact agent 30 (For example, the above-mentioned contact means) on the lining 20 can get into the soil E (see. 6 ). At the middle 41 can it be z. B. be one of the following substances or the agent 41 may comprise any of the following: water glass (aqueous solutions of potassium, sodium and / or lithium silicates), a liquid wax (eg paraffin, stearin or ceresin), an aqueous silicate-containing solution, a resin. As a means 41 can also be applied graphite or z. As a plastic in liquid form, so that an impregnation takes place.

Diesbezüglich kann auch die Auskleidung 20 so erzeugt werden, dass sie selbst beim Aushärten die besagte Sperrschicht 42 ausbildet. In diesem Fall kann auf die Sonde 40 verzichtet werden.In this regard, also the lining 20 be generated so that they even when curing the said barrier layer 42 formed. In this case, the probe can 40 be waived.

Nach dem Ausbilden der Sperrschicht 42 wird ein Kontaktmittel 30 sowie eine Gefrierlanze 1b in den Freiraum des Bohrlochs 10 eingebracht, so dass das Kontaktmittel 30 einerseits die Gefrierlanze 1b und andererseits die Auskleidung 20 bzw. Sperrschicht 42 kontaktiert. Das Kontaktmittel 30 dient als Wärmebrücke, so dass über das Kontaktmittel 30 eine Wärmeübertragung vom Erdreich E zur Gefrierlanze 1b erfolgen kann. In der Gefrierlanze 1b wird ein bekanntes fluides Kühlmittel geführt (z. B. flüssiger Stickstoff, flüssige Luft, Sole etc.), so dass sich ein Erdbodenbereich um die Auskleidung 20 herum abkühlt und gefriert. Die Gefrierlanze 1b wird bevorzugt mittels Haltemitteln 50 in dem Bohrloch 10 in Position gehalten bzw. mittels der Haltemittel 50 beim Einführen in das Bohrloch 10 geführt. Die Haltemittel 50 könnten auch in mehreren Ebenen an der Gefrierlanze 1b angebracht sein und lediglich der Führung bzw. der Ausrichtung der Gefrierlanze 1b in Mittelposition des mit Kontaktmittel 30 gefüllten Freiraumes 3 dienen.After forming the barrier layer 42 becomes a contact agent 30 and a freezing lance 1b into the free space of the borehole 10 introduced so that the contact agent 30 on the one hand, the freezing lance 1b and on the other hand, the lining 20 or barrier layer 42 contacted. The contact agent 30 serves as a thermal bridge, so that over the contact means 30 a heat transfer from soil E to the freezing lance 1b can be done. In the freezing lance 1b For example, a known fluid coolant is passed (eg, liquid nitrogen, liquid air, brine, etc.) to form a soil area around the liner 20 cools and freezes around. The freezing lance 1b is preferably by means of holding means 50 in the borehole 10 held in position or by means of the holding means 50 during insertion into the borehole 10 guided. The holding means 50 could also be in several levels at the freezing lance 1b be attached and only the leadership or the orientation of the freezing lance 1b in the middle position of the contact means 30 filled open space 3 serve.

Nach dem Ausbilden des Eiskörpers wird die Gefrierlanze 1b wieder aus dem Bohrloch 10 herausgezogen. Hierbei kann die Gefrierlanze 1b ebenfalls mittels der Haltemittel 50 geführt werden.After forming the ice body, the freezing lance becomes 1b back out of the hole 10 pulled out. Here, the freezing lance 1b also by means of the holding means 50 be guided.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der Volumenkörper 1 von vorneherein die Gefrierlanze 1b als einen Bestandteil enthält. Die Gefrierlanze 1b ist dann von einem äußeren Bereich 1a umgeben. Entsprechend wird gemäß 5 dann nicht der gesamte Volumenkörper 1 entfernt, sondern nur der äußere Bereich 1a, so dass die Gefrierlanze 1b (gestrichelte Linie in der 5) im Bohrloch 10 verbleibt und der besagte Freiraum 3 ein zwischen der Gefrierlanze 1b und der Auskleidung 20 gebildeter Zwischenraum 3 ist.An alternative embodiment provides that the volume body 1 from the beginning the freezing lance 1b as a component. The freezing lance 1b is then from an outer area 1a surround. Accordingly, according to 5 then not the entire solid 1 removed, but only the outer area 1a so that the freezing lance 1b (dashed line in the 5 ) in the borehole 10 remains and the said space 3 one between the freezing lance 1b and the lining 20 formed gap 3 is.

Sodann kann in der oben beschriebenen Weise die Sperrschicht 42 ausgebildet werden und der Freiraum bzw. Zwischenraum 3 mit dem Kontaktmittel 30 gefüllt werden.Then, in the manner described above, the barrier layer 42 be formed and the free space or space 3 with the contact agent 30 be filled.

Anschließend kann mittels der Gefrierlanze 1b der gewünschte Eiskörper im Erdreich E ausgebildet werden.Subsequently, by means of the freezing lance 1b the desired ice body in the soil E are formed.

Nach der Ausbildung des Eiskörpers wird die Gefrierlanze 1b wiederum bevorzugt aus dem Bohrloch 10 entfernt. After the formation of the ice body is the freezing lance 1b again preferably from the borehole 10 away.

Die 9 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsformen hinsichtlich der Ausgestaltung des Volumenkörpers 1, der in diesen Beispielen die Gefrierlanze 1b als integralen Bestandteil enthält und mit dieser zusammen im Bohrloch 10 angeordnet wird.The 9 to 11 show various embodiments in terms of the design of the solid 1 who in these examples the freezing lance 1b contains as integral part and with this together in the borehole 10 is arranged.

Gemäß 9 kann der besagte äußerer Bereich 1a z. B. durch eine flexible Hülle (z. B. aus einem Kunststoff) 1d gebildet sein, in der z. B. ein Schüttgut 1c oder ein Formkörper 1c angeordnet ist, der wiederum die Gefrierlanze 1b umgibt. Bei einem monolithischen Formkörper 1c kann ggf. auf die Hülle 1d verzichtet werden.According to 9 can said outside area 1a z. B. by a flexible shell (eg., From a plastic) 1d be formed in the z. B. a bulk material 1c or a shaped body 1c is arranged, in turn, the freezing lance 1b surrounds. In a monolithic molded body 1c may be on the case 1d be waived.

Gemäß 10 kann der äußere Bereich 1a des Volumenkörpers 1 auch durch eine Folie 1a gebildet sein, die eine Vielzahl an mit einem Fluid gefüllten Volumina einschließt. Bei einer solchen Folie kann es sich z. B. um eine Extrusionsfolie 1a handeln.According to 10 can the outer area 1a of the solid 1 also through a foil 1a which includes a plurality of volumes filled with a fluid. In such a film, it may, for. B. to an extrusion film 1a act.

Schließlich kann gemäß 11 der Volumenkörper 1 z. B. durch eine flexible Hülle 1d gebildet sein, die einen Innenraum umgibt, in dem die Gefrierlanze 1b angeordnet ist sowie ein Fluid F (Gas und/oder Flüssigkeit), das in den Innenraum eingeleitet wird, so dass um die Gefrierlanze 1b herum der äußere Bereich 1a entsteht, der nach dem Einbringen in das Bohrloch 10 zerstörbar ist. Bezugszeichen 1 Volumenkörper 1a Äußerer Bereich des Volumenkörpers 1b Gefrierlanze 1c Füllung 1d Hülle 2 Zwischenraum 3 Freiraum bzw. Zwischenraum 10 Bohrloch 10a Innenseite des Bohrlochs 20 Auskleidung 30 Kontaktmittel 40 Sonde 41 Mittel zur Ausbildung einer Sperrschicht 42 Sperrschicht 50 Haltemittel B Bohrer E Erdreich H Hohlraum F Fluid, z. B. Gas oder Flüssigkeit Finally, according to 11 the solid 1 z. B. by a flexible shell 1d be formed, which surrounds an interior in which the freezing lance 1b is arranged as well as a fluid F (gas and / or liquid), which is introduced into the interior, so that the freezing lance 1b around the outer area 1a arises after insertion into the borehole 10 is destructible. reference numeral 1 solids 1a Outer area of the solid 1b freeze lance 1c filling 1d shell 2 gap 3 Free space or gap 10 well 10a Inside of the borehole 20 lining 30 contact means 40 probe 41 Means for forming a barrier layer 42 junction 50 holding means B drill e soil H cavity F Fluid, e.g. As gas or liquid

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1820903 B1 [0005]

Claims

Method for freezing soil (E), comprising the steps of: - producing a well ( 10 ) in the soil by means of a drill (B), - introduction of a solid ( 1 ) in the borehole ( 10 ), so that between the solid ( 1 ) and an inside ( 10a ) of the borehole ( 10 ) a gap ( 2 ), - filling in the gap ( 2 ) with a flowable and curable material for producing a lining ( 20 ) of the borehole ( 10 ), - removing at least one outer area ( 1a ) of the solid ( 1 ) from the borehole ( 10 ) to produce a lining ( 20 ) adjacent open space ( 3 ), - introducing a contact medium ( 30 ) into the open space ( 3 ), and - freezing one to the lining ( 20 ) adjacent ground area by means of a downhole, the contact medium ( 30 ) contacting the freezing lance ( 1b ).

A method according to claim 1, characterized in that the flowable material is a suspension, in particular a cement suspension.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the solid ( 1 ) in a cavity (H) of the drill (B) and into the wellbore ( 10 ) is introduced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the solid ( 1 ) the freezing lance ( 1b ), wherein the freezing lance ( 1b ) from said outer area ( 1a ) of the solid ( 1 ) is surrounded.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the outer region ( 1a ) after hardening of the lining ( 20 ), in particular by destroying, burning, melting and / or removing the outer region ( 1a ), so that said free space ( 3 ) the freezing lance ( 1b ) is ambient clearance.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the solid ( 1 ) the freezing lance ( 1b ), the entire solid ( 1 ) creating the free space ( 3 ) after hardening of the lining ( 20 ) from the borehole ( 10 ), in particular by destroying, burning, melting and / or removing the volume body ( 1 ) and then the introduction of the contact medium ( 30 ) into the open space ( 3 ) is made.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the outer region ( 1a ) or the solid ( 1 ) is formed as a monolithic molded body.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the outer region ( 1a ) or the solid ( 1 ) an outer flexible shell ( 1d ) and one of the shell ( 1d ) surrounded filling ( 1c ).

Method according to claim 8, characterized in that the filling ( 1c ) is one of the following filling materials: a bulk material, a monolithic shaped body, a fluid which is in one of the shell ( 1d ) Surrounded interior is initiated.

Method according to claim 6 or any one of claims 7 to 9 as far as dependent on claim 6, characterized in that after the introduction of the contact agent ( 30 ), before introducing the contact agent ( 30 ) or during the introduction of the contact agent ( 30 ) in the borehole (B) the freezing lance ( 1b ) in the borehole ( 10 ) is arranged.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lining ( 20 ) after curing and before the introduction of the contact medium ( 30 ) with a barrier layer ( 42 ), so that the contact agent ( 30 ) not in the lining ( 20 ), or that the lining ( 20 ) itself a barrier layer ( 42 ), so that the contact agent ( 30 ) not in the lining ( 20 ) can penetrate.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the freezing lance ( 1b ) after freezing of the soil area from the borehole ( 10 ) is pulled out.