DE2222501A1

DE2222501A1 - Vorrichtung zum Stabilisieren von zusammenhaengenden und reibenden Boeden bis in betraechtlichen Tiefen mit Bindemitteln

Info

Publication number: DE2222501A1
Application number: DE19722222501
Authority: DE
Inventors: Granholm Sven Axel Edvin; Thorsell Sven Torgny
Original assignee: Linden Alimak AB
Current assignee: Linden Alimak AB
Priority date: 1971-05-11
Filing date: 1972-05-08
Publication date: 1972-11-23
Also published as: US3802208A; FR2139442A5; GB1374705A; NL7206413A

Description

Linden-Alimak AB, 931 o3 Skelleftea, Schweden

Vorrichtung zum Stabilisieren von zusammenhängenden und reibenden Böden bis in beträchtlichen Tiefen mit Bindemitteln

In der deutschen Patentanmeldung P 17 59 841.3 ist ein Verfahren zum Stabilisieren von zusammenhängenden und reibenden Böden bis in beträchtliche Tiefen mit Bindemitteln, wie Kalk, Zement, Asphalt oder Teerprodukten, angegeben, in dem ein Bindemittelinjektionswerkzeug in Form eines Erdbohrers bis in ate gewünschte Tiefe in den Erdboden eingebracht wird, wobei der Erdbohrer am unteren Ende der Bohrspindel mit einem Bohrkopf versehen ist, der eine oder mehrere wendeiförmige Gewindegänge und eine Anzahl von Austrittsöffnungen für das durch die Bohrspindel zugeführte Bindemittel besitzt.

In der deutschen Patentanmeldung P.1759 841.5 sind ferner mehrere Ausführungsformen eines Injektionswerkzeuges dargestellt und beschrieben, das für die Durchführung des Verfahrens geeignet ist. In den Figuren 16-19 ist eine AusfUhrungsform gezeigt, die sich besonders zum Zuführen eines pulverförinigen Bindemittels eignet, z.B. von ungelöschtem Kalk, der in Kapseln eingeschlossen ist, die durch die rohrförmige Bohrspindel einer Förderschnecke zugeführt werden, die in dem »

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ORIGINAL INSPECTED

Bohrkopf vorgesehen ist und sich quer zu der Bohrspindel erstreckt. Diese Schnecke zerreißt die Kapseln und fördert den jetzt freigelegten Inhalt der Kapseln in beiden Richtungen seitwärts aus mehreren relativ kleinen Austrittsöffnungen heraus, die in der »/and der zylindrischen Hülse ausgebildet sind, in der die Förderschnecke läuft. Diese Anordnung hat den Zweck, das Stabilieierungsmittel über die ganze Querschnittsfl&che der Bodensäule zu verteilen, die durch die Beimischung des Bindemittels stabilisiert werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Beseitigung bestimmter ITachteile, die sich bei der Verwendung des Injektionswerkzeuges gemäß den figuren 16-19 der genannten Patentanmeldung gezeigt haben. Die Austrittsöffnungen in der langen Hülse, in der die !Förderschnecke arbeitet, sind verhältnismäßig klein und werden leicht durch Stücke der zerrissenen Kapselwand oder durch Bindemittel verlegt, das nach der Aufnahme von Feuchtigkeit aus dem benachbarten Boden erhärtet ist. Die Vorrichtung ist dann völlig arbeitsunfähig oder gewährleistet jedenfalls nicht mehr die Zuführung des Bindemittels in der richtigen anteiligen Menge zu dem Boden während des Herausziehens der Vorrichtung aus dem Boden. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß eine einfachwirkende Förderschnecke verwendet und in einer undurchbrochenen, zylindrischen Hülse angeordnet wird, die sich nur in einer Richtung radial auswärts erstreckt und an ihrem äußeren Ende vollkommen offen ist, so daß das Bindemittel vollständig durch das vollkommen offene Ende der Hülse in den Boden eingebracht wird.'Diese Endöffnung ist im Querschnitt so groß, daß keine Gefahr einer Verlegung der öffnung besteht. Die Hülse für die Förderschnecke hat eine solche Länge, daß ihre Austritts-

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öffnun in der Kähe des Kerns oder der Nabe des Bohrkopf es angeordnet ist. Unterhalb der Austrittsöffnung sind mehrere wendeiförmige Gewindegänge vorgesehen, die in bekannter Weise so ausgebildet sind, daß ihre radiale Breite von ihrem oberen zu ihrem unteren Ende gleichmäßig zunimmt, so daß beim Herausschrauben des Injektionswerkzeuges aus dem Boden mit einer erzwungenen axialen Vorschubbewegung, die pro Umdrehung des Erdbohrers beträchtlich kleiner ist als die Steigung der wendeiförmigen Gewindegänge, das Stabilisierungsmittel mit Hilfe der Handflächen der Gewindegänge auswärts zum Umfang des Bohrkopfes transportiert und dabei mit dem Boden vermischt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert, die ein Ausführungsbeispiel eines zur Injektion verwendeten Erdbohrers zeigen.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht den Bohrkopf und den unteren Seil der Bohrspindel,

Fig. 2 einen Axialsehnitt durch den Bohrkopf in einer Ebene durch die Achse der Förderschnecke und

Fig. 3 einen Schnitt durch den Bohrkopf rechtwinklig zu der Linie III-III in ^'ig. 1.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Bohrkopf bezeichnet, der durch eine geeignete Kupplung 11 mit dem unteren Ende einer hohlen Bohrspindel 12lösbar verbunden ist. Der Kern oder die labe des Bohrkopfes 10 wird von einem Rohr 14 gebildet, das im Durchmesser beträchtlich größer ist als die Bohrspindel 12 und

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das an seinem unteren -^nde durch eine meißeiförmige Bohrerspitze 15 geschlossen ist.

An dem Kernrohr 14- sind eine untere Gruppe von zwei wendeiförmigen Gewindegängen 16 und eine obere Gruppe von zwei wendelfÖrmigen Gewindegängen 17 angeschweißt. Jeder Gewindegang 16 der unteren Gruppe endet in einer Schneide 18, die zu der Achse des Bohrkopfes rechtwinklig ist. Jeder Gewindegang 17 der oberen Gruppe endet in einer Schneide 19» die ebenfalls zu der Achse des Bohrkopfes rechtwinklig ist. Alle Schneiden 18 und

19 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die durch die Achse des Bohrkopfes geht, Xde radiale Breite jedes Gewindeganges 16 oder 17 nimmt von seiner Schneide nach oben bzw. unten kontinuierlich ab, so daß die Randfläche

20 oder 21 jedes Gewindeganges eine archimedische Spirale bildet.

Zwischen den beiden Gruppen von Gewindegängen ist in dem ftabenrohr 14 eine einfachwirkende Förderschnecke 22 drehbar gelagert, deren Achse in einer durch die Schneiden 18 und 19 gehenden Ebene liegt, Die Förderschnecke 22 ist in einer Hülse 23 drehbar, die an dem kabenrohr H angeschweißt und nur an ihrem äußeren Ende offen ist. An dem entgegengesetzten Ende der Förderschnecke ist ein Kegelrad 24 befestigt, das mittels eines Kugellagers 25 in einer kurzen Hülse 26 drehbar gelagert ist, die an dem i\^Tabenrohr angeschweißt und deren äußeres -c-nde normalerweise durch einen abnehmbaren Deckel 27 verschlossen ist. Das Kegelrad 24 kämmt mit einem Kegelrad 28, das am unteren Ende einer Antriebs-Hohlwelle 29 angeordnet ist, welche das Hohlbohrgestänge 12 teleskopartig durchsetzt. Die Antriebswelle 29 ist an ihrem unteren -ünde durch ein Kugellager 30 drehbar in einer Hülse 31 gelagert, die von oben in das

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l.abenrohr 14 eingesetzt und mit diesem durch zwei Keile 32 lösbar verbunden ist, die einander diametral gegenüberliegende Langlöcher in dem Eabenrohr 14 und in entsprechenden Vertiefungen der Einsatzhülse 31 durchsetzen. Die Hülse 31 ist an ihrem oberen ünde mit Kupplungszähnen 32 ausgebildet, die mit Kupplungszähnen der an der Bohrspindel befestigten Kupplungshälfte 33 zusammenwirken.

In der dargestellten Ausführungsform steht die förderschnecke von der Habe um eine Strecke vor, die zweckmäßig der kleinsten radialen Breite der oberen bzw. unteren Gewindegänge entspricht. An ihrem Austrittsende ist die Hülse rechtwinklig zu ihrer Achse abgeschnitten.

Mit 34 sind Kapseln bezeichnet, die aus "Kundststoff, Papier oder dergleichen bestehen und ein pulverförmiges Bindemittel enthalten, beispielsweise ungelöschten Kalk. Die Kapseln'werden dem Bohrkopf in bekannter Weise durch die Antriebshohlwelle 29 zugeführt.

Das dargestellte und beschriebene Injektionswerkzeug arbeitet wie folgt:

Wenn das Werkzeug durch Drehen im Uhrzeigersinn bis zu der gewünschten 'l'iefe in den Boden geschraubt worden ist, wird die Drehrichtung der Bohrspindel 12 umgesteuert. Gleichzeitig wird der Bohrspindel .eine aufwärtugerichtete Vorschubbewegung erteilt, die'pro Umdrehung der Bohrspindel beträchtlich kleiner ist als die Steigung der wendeiförmigen Gewindegänge 16 und 17· Über die //eile 29 und die Kegelräder 24» 28 wird gleichzeitig die Förderschnecke mit

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geeigneter Drehzahl gedreht und werden kontinuierlich durch die ^ntriebshohlwelle Kapseln 34 zugeführt, die das pulverförmige Bindemittel enthalten, tfenn die Kapseln mit der .Förderschnecke in Berührung kommen, werden sie in Stücke zerrissen, worauf das freigegebene Pulver mittels der Förderschnecke formschlüssig durch das offene ünde der Förderschneckenhalse herausgefördert und in Form eines spiralförmigen Stranges in den Boden abgegeben eingebracht wird. Während des fortgesetzten Hochziehens des Geräts wird dieser Strang von den Randflächen 20 der unteren Gewindegänge 16 berührt und von diesen Randflächen radial auswärts transportiert und dadurch in der gewünschten Weise über die Querschnittsfläche der zu stabilisierenden Bodensäule verteilt. Gleichzeitig vermischen die Gewindegänge das derart über den Querschnitt verteilte Bindemittel mit dem Bodenmaterial, 30 daß hinter dem Werkzeug eine kreiszylindrische Säule zurückbleibt, die aus einem innigen Gemisch von Bodenniaterial und Bindemittel pulver besteht. Diese Säule hat einen verhältnismäßig großen Durchmesser, der in der Regel beträchtlich größer ist als ein halber Meter, so daß eine zuverlässige Verteilung des Bindemittels über nahe beieinanderliegende Schichten des Bodenmaterials eine notwendige Voraussetzung für eine genügend innige Beimischung des Bindemittels zu dem Bodenmaterial ist.

Durch die neuartige Anordnung der Idnrichtungen zum Zuführen des pulverf ö'rniigen Bindemittels zu dem den Bohrkopf umgebenden Bodenmaterial ohne die Verwendung von schmalen Austrittskanälen wird gewährleistet, daß kein Ivane 1 durch erhärtetes Bindemittel oder Kapselwandstücke verlegt werden kann. »Venn die Förderschnecke 22 von Zeit zu ^eit gereinigt werden muß, kann sie ohne weiteres durch das Rohr 26 herausgenommen werden, nachdem der Deckel 27 abgenommen worden ist.

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Urn zu vermeiden, daß Feuchtigkeit von auiaen in die Förderschnecke eintritt und zum Erhärten des zwischen den Gewindegängen der Förderschnecke vorhandenen Bindemittels führt, kann die Hülse 23 an ihrem Austrittsende schräg in einer frbene abgeschnitten sein, die zu der Bohrerachse parallel ist, so daß beim Heraussehrauben des Werkzeuges die Austrittsöffnung der Drehriehtung entgegengesetzt gerichtet ist.

Das erfindungsgemäße Werkzeug kann vorteilhaft auch zum Stabilisieren einer Säule aus Bodenmaterial mit einem flüssigen Stabilisierungsmittel, z.B. einer Suspension von gelöschtem Kalk in Wasser, verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche:

1J Vorrichtung zum Stabilisieren von zusammenhängenden und reibenden Böden bis in beträchtliche Tiefen mit Bindemitteln, beispielsweise ungelöschtem Kalk, in Form eines drehbaren Erdbohrers, der einen Bohrkopf besitzt, der an dein Ende einer hohlen Bohrspindel befestigt ist und einen oder mehrere wendeiförmige Gewindegänge und mindestens eine Austrittsöffnung besitzt, die mit einer Leitung für die Zuführung von Bindemittel über eine quer angeordnete Förderschnecke in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine einfachwirkende Förderschnecke verwendet und in einer undurehbrochenen zylindrischen Hülse angeordnet ist, die sich nur in einer Richtung radial auswärts erstreckt und an ihrem äußeren finde vollkommen offen ist, so daß die ganze Menge des Bindemittels durch das äußere Ende der Hülse herausgefordert wird, daß die Hülse der Förderschnecke eine solche Länge hat, daß ihre Austrittsöffnung im Bereich des Kerns oder der habe des Bohrkopfes angeordnet ist, und daß mehrere unterhalb der Austrittsöffnung angeordnete Gewindegänge in bekannter Weise so ausgebildet sind, daß ihre Breite von dem oberen zum unteren finde kontinuierlich zunimmt, so daß beim Herausschrauben des Injektionswerkzeuges aus dem Boden mit einer erzwungenen axialen Vorschubbewegung, die pro Umdrehung des Erdbohrers beträchtlich kleiner ist als die Steigung der wendelförmigen Gewindegänge, das Stabilisierungsmittel von den Randflächen der Gewindegärige radial auswärts transportiert und gleichzeitig mittels der Gewindegänge mit dem Bodenmaterial vermischt wird.

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2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse der Förderschnecke an ihrem Austrittsende in einer zur Achse des Erdbohrers parallelen Ebene aufgeschnitten ist, so daß beim Herausschrauben des Werkzeuges die AustrittsÖffnung der Drehrichtung entgegengesetzt gerichtet ist.

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