DE19751335C1 - Verfahren zur Herstellung einer dichten Sohle aus Hochdruckinjektionskörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Abdichtungssohle für Baugruben im Grundwasser nach dem Hochdruckinjektionsverfahren.

Bei Baugruben im Grundwasser gibt es unterschiedliche Techniken zur Herstellung einer dichten Baugrubensohle. Zu den teuersten Techniken gehört die Herstellung einer Unterwasserbetonsohle. Der Aushub, der unter Wasser durchgeführt werden muß, sowie die Herstellung der Auftriebssicherungselemente von Pontons aus machen dieses Verfah­ ren sehr teuer.

Eine preiswertere Lösung ist die Herstellung einer Abdichtungssohle mit Hilfe des Hoch­ druckinjektionsverfahrens. Hierzu werden in einem Raster Bohrungen abgeteuft und über ein rotierendes Gestänge mit einer horizontal gerichteten Düse am Gestängeende zahlrei­ che sich überschneidende Hochdruckinjektionskörper gedüst (vgl. DE 196 04 523 A1). Dabei handelt es sich im wesentlichen um einzelne Säulen, die im Abstand so nahe zueinander angeordnet werden, daß sie sich unter Einbeziehung von Bohrungenau­ igkeiten dennoch ausreichend überlappen und infolgedessen zwischen den einzelnen Säulen möglichst keine Zwickel entstehen, in denen sich noch Boden befindet. Etwaige Zwickel mit Bodeneinschlüssen sind in der Regel die Ursachen für undichte Sohlplatten. Die bisher nach dem Stand der Technik ausgeführten Hochdruckinjektionssohlen werden so hergestellt, daß zunächst eine Reihe von Säulen hergestellt wird und dann unmittelbar an diese bereits hergestellten Säulen eine neue Säulenreihe angeordnet wird. Dazu werden die einzelnen Säulen einer Reihe "naß in naß" geschnitten, d. h. man wartet nicht ab, bis einzelne Säulen erhärtet sind. Dies ist verfahrenstechnisch auch schwer realisier­ bar, da sonst das Bohrgerät, welches die Injektionsbohrungen herstellt, wesentlich größere Fahrstrecken zurücklegen müßte, was zu einer Verteuerung des Verfahrens führen würde.

Führt man nun das Hochdruckinjektionsverfahren zur Herstellung einer Sohlplatte nach der bekannten Technik durch, so werden alle Säulen bevorzugt in einer Ebene und mit der gleichen Höhe hergestellt. Erfahrungen haben dabei gezeigt, daß Fehlstellen bevor­ zugt an den Zwickeln auftreten, an denen sich drei Säulen schneiden. So eine charakteri­ stische Fehlstelle ist in Fig. 3 dargestellt. Insbesondere dann, wenn die im vorher­ gegangenen Arbeitsgang hergestellten Säulen schon erhärtet sind, ist ein Einschneiden in die vorher hergestellten Säulen nicht mehr möglich. Auf diese Weise entsteht nur ein Körper, wie er schraffiert in Fig. 3 eingetragen ist. Wenn auf diese Weise Einschlüsse entstehen, so stellen diese eine direkte Verbindung von Bereichen unterhalb der Sohle mit Bereichen oberhalb der Sohle dar (Schnitt in Fig. 3).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Dichtigkeit einer Abdich­ tungsssohle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu erhöhen.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die Aufgabe entsprechend dem Anspruch 1.

Die Lösung wird anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Fig. 1 zeigt den Grundriß eines Säulenfeldes, welches im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Säulenfeld.

Fig. 3 zeigt einen Grundriß eines Säulenfeldes und einen Schnitt durch ein Säulenfeld, welches nach dem gegenwärtigen Stand der Technik hergestellt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren (siehe Fig. 1) wird zunächst eine Säulenreihe A hergestellt, bei der die einzelnen Säulen die üblichen Überschneidungswerte besitzen. Anschließend wird eine zur Säulenreihe A beabstandete Säulenreihe B hergestellt, bei der wiederum die üblichen Überschneidungswerte eingehalten werden. Je nach Größe der Baustelle kann es zweckmäßig sein, noch weitere Reihen N im gleichen Abstand herzustellen. Der Abstand der beiden Säulenreihen wird dabei zweckmäßigerweise mit X = 2 × a gewählt, wobei a kleiner als 3/4 × d ist; d entspricht dabei dem zugrundegelegten Säulendurchmesser einer HDI-Säule.

Zu einem Zeitpunkt, an dem wenigstens ein Teil der Säulen der Reihe A und B mit dem Abbinden begonnen haben, wird zwischen den beiden Säulenreihen A und B eine Säulen­ reihe C ausgeführt. Diese Säulenreihe C besteht aus Säulen 3, die mit ihrer Unterkante um einen Betrag t unter die Unterkante der vorher hergestellten Säulen 1 der Reihen A und B reichen.

Da im Tiefenbereichen t keine weichen oder erhärteten Säulen liegen, sondern sich hier noch unberührter Boden befindet, kann sich ein Säulendurchmesser einstellen, welcher mit einer freistehend gedüsten Säule vergleichbar ist.

Die Herstellung der Säulen 3 erfolgt so, daß diese Säulen über eine Länge von t + T gedüst werden. Durch die kontinuierliche Herstellung dieser Säulen 3 entstehen unterhalb der vorher hergestellten Säulen 1 der Reihen A und B im wesentlichen kreisrunde Schei­ ben, welche direkt an die Unterkante bzw. Unterfläche der bereits hergestellten Säulen 1 anschließen. Auf diese Weise verlängern sich die Sickerwege nach Erhärten des Gesamt­ systemes oder zumindest werden Wegigkeiten unterbrochen, insbesondere in Bereichen von Fehlstellen 2, die aufgrund von Bodeneinschlüssen bei der Herstellung der Säulen im Bereich T entstehen. Auf diese Weise erhöht sich die Dichtigkeit des gesamten Sohl­ systems.

Eine weitere erfindungsgemäße Verfahrensform sieht vor, daß die Düsparameter im Bereich t beim Herstellen der Säulen in der Reihe C verändert werden, d. h. durch Ände­ rung der bekannten Düsparameter wie Düsendurchmesser, Drehzahl, Düsendruck, Ziehzeit oder zusätzliche Zugabe von Luft wird der Säulendurchmesser d' im Bereich t größer als der Säulendurchmesser d der bereits fertigen Säulen 1 der Reihen A, B, N und folgender.

Der Zeitpunkt, zu dem die Saulenreihen C ausgeführt werden, wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß die Säulen der im ersten Arbeitsgang hergestellten Säulenreihen A, B, N und ff. schon wenigstens teilweise mit dem Abbinden beginnen. Für das Verfahren ist es jedoch nicht zwingend, daß diese zuerst hergestellten Säulenreihen schon abgebunden sind. Abgebundene Säulen haben den Vorteil, daß bei einer Unterschneidung im Bereich t keine Suspension in die neue Säule hineinlaufen kann. Wenn die Suspension in die unterschneidende Säule hineinläuft, ist dies zwar nicht unbedingt erwünscht, aber auch für das erfindungsgemäße Verfahren kein Nachteil, da die fehlende Suspension beim Weiterdüsen im Bereich T wieder nachgefüllt wird. Zweckmäßiger ist es dennoch, wenn wenigstens Teilbereiche der Säulenreihen A, B, N schon fest sind oder im Begriff sind abzubinden. Dieser Zustand erhöht die Sicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens noch zusätzlich. Der Bereich t erstreckt sich bevorzugterweise auf eine Tiefe von 20 bis 50 cm, um im wirtschaftlichen Rahmen zu bleiben. Bei üblichen Sohldicken von T = 1 m bis 1,50 m bewegt sich somit die Tiefe t in einem Bruchteil der Strecke T.

Der Achsabstand zwischen den Säulenreihen A, B, N und ff. wird mit X festgelegt. Dieses Maß X entspricht zweimal dem Wert von a, wobei a der Abstand der Säulenreihe C zu den vorher hergestellten Säulenreihen A, B, N und folgender ist. Zweckmäßigerweise wird der Abstand X größer als der Säulendurchmesser d gewählt und wiederum wird der Abstand X kleiner als 1,5 d gewählt, da sonst aus den Hochdruckinjektionssäulen keine geschlossene Fläche gebildet werden kann, d. h. sonst gibt es keine ausreichenden Überschneidungen.

Wird der Abstand X kleiner als der Säulendurchmesser gewählt, so führt dies zu einer unwirtschaftlichen Lösung, da die Säulenreihen C bei beibehaltenen Düsparametern eine viel zu kleine Fläche bestreichen, was zu einer Materialverschwendung führen würde.

Die für die Hochdruckinjektion verwendeten Injektionsmaterialien bestehen in der Regel aus den Hauptbestandteilen Wasser und Zement. Gegebenenfalls werden noch Chemika­ lien zugesetzt oder, um größere Reichweiten im Boden zu erreichen, wird Druckluft zugegeben. Prinzipiell läßt sich das Hochdruckinjektionsverfahren aber mit allen selbst­ erhärtenden Medien ausführen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Abdichtungssohle für Baugruben im Grundwasser nach dem Hochdruckinjektionsverfahren, gekennzeichnet durch folgende Verfahrens­ schritte:

• 1. Herstellung von mindestens zwei parallelen Reihen (A, B, N) von Hochdruckinjek­ tionssäulen, deren Grundrißachsen zueinander um ein Maß (X) beabstandet sind, wobei das Maß (X) größer ist als der Säulendurchmesser (d),
• 2. Herstellung von Reihen (C) von Hochdruckinjektionssäulen (3) zwischen den im vorausgegangenen Arbeitsschritt hergestellten Reihen (A, B, N) von Hochdruckin­ jektionssäulen (1)

wobei die dazwischen angeordneten Reihen (C) aus Hochdruckinjektionssäulen (3) bestehen, die in Bereichen (t) unterhalb der schon fertigen Hochdruckinjektions­ säulen (1) beginnen und höhenmäßig den Bereich (T) der bereits fertigen Hoch­ druckinjektionssäulen (1) abdecken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß (X) kleiner ist als das 1,5fache des Säulendurchmessers (d), sofern die Säulendurchmesser (d) bei gleichbleibenden Düsparametern bei den Säulen aller Reihen gleich groß sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulendurchmesser (d') der dazwischen angeordneten Säulenreihen (C) unterhalb der fertigen Hoch­ druckinjektionssäulen (1), d. h. im Bereich (t), durch Änderung der Düsparameter größer ausgeführt werden als die Durchmesser (d) der fertigen Säulen (1).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsparameter nur im Bereich (t) unterhalb der schon fertigen Hochdruckinjektionssäulen (1) verändert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der dazwischen angeordneten Säulenreihen (C) dann erfolgt, wenn die schon fertigen Säulenreihen (A, B, N) erst teilweise begonnen haben abzubinden.