DE2229282B2

DE2229282B2 - Verfahren zum Herstellen von Säulen aus verdichtetem Sand im Baugrund

Info

Publication number: DE2229282B2
Application number: DE2229282A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: FUDO KENSETSU Co Ltd OSAKA (JAPAN)
Current assignee: FUDO KENSETSU Co Ltd OSAKA (JAPAN)
Priority date: 1971-09-18
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1978-08-24
Also published as: SE401539B; AU4401472A; BE785183A; HU170414B; BR7205635D0; DK141207B; NO140774C; IT956621B; JPS4837906A; US3772892A; NL7208150A; NL167215B; JPS4949055B2; DE2229282C3; DE2229282A1; FR2153926A5; NO140774B; GB1391662A; DK141207C; AU463686B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Säulen aus verdichtetem Sand im Baugrund gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 20 29 487 bekannt. Dabei wird zunächst ein leeres Vortreibrohr bis zu einer vorbestimmten Tiefe in das Erdreich eingetrieben und danach das Rohr um eine geeignete Weglänge nach oben gezogen. Alsdann folgt die Füllung des Rohres mit Sand, der in den durch das Heraufziehen des Rohres gebildeten Hohlraum abgegeben wird.

Durch Wiedereintreiben des Rohres in das Erdreich

findet dann eine Verdichtung des im Hohlraum befindlichen Sandes statt Nach diesem Arbeitsvorgang wird wird das Rohr wieder um eine geeignete Weglänge nach oben gezogen und der zuvor beschriebene Prozeß beginnt von neuem, so daß sukzessive von einer bestimmten Tiefe aus bis zur Bodenoberfläche ein Säulenabschnitt auf den anderen errichtet wird.

Beim Errichten von Säulen aus verdichtetem Sand

ίο nach der zuvor erwähnten Methode kann das Volumen des in das Vortreibrohr eingegebenen Sandes vor der Eingabe abgeschätzt werden, doch ist es nicht möglich, beim Heraufziehen des Rohres die Sandmenge zu bestimmen, die in dem gebildeten Hohlraum unterhalb des unteren Endes des Rohres während des Heraufziehens abgegeben worden ist. Sofern also der Errichtungsprozeß nicht sehr sorgfältig durchgeführt wird, kann der Fall auftreten, daß die halbwegs errichtete Sandsäule unterbrochen werden muß, oder daß Sandsäulen fehlerhafter Form mit z. B. extrem geringem Durchmesser als Folge ungenügender Sandzufuhr entstehen. Des weiteren ist es unvermeidlich, daß die Beurteilung, ob die errichtete Sandsäule eine ausreichende Festigkeit aufweist, mit Fehlern verbunden ist

Der Durchmesser der Säule aus verdichtetem Sand, das vom Vortreibrohr bei jedem Tiefenabschnitt abgegebene Sandvolumen, die Dichte der zu erzeugenden Sandsäule sowie deren Festigkeit usw. sind wichtige Faktoren, die in Übereinstimmung mit den Veranschlagungswerten und in Abhängigkeit von den jeweiligen Bodenverhältnissen überwacht werden müssen. Bei der herkömmlichen Vorgehensweise zur Errichtung von Säulen aus verdichtetem Sand beruht die Einhaltung von bestimmten Eigenschaftswerten der Sandsäulen auf der Erfahrung und Übung des die Apparaturen bedienenden Personals.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, daß Sandsäulen mit bestimmten vorgegebenen Eigenschaften, unabhängig von der Qualifikation des Bedienungspersonals sowie Abweichungen von angenommenen Bodenverhältnissen erhalten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden somit zusammengefaßt bei jedem Arbeitszyklus die Eindringtiefe des Vortreibrohres, das Absinken der Sandoberfläche im Rohr bei dessen Heraufziehen und/oder die

so Festigkeit der Sandsäule beim Wiedereintreiben des Rohres gemessen, aufgeschrieben und mit Bezugssollwerten verglichen, um das Rohr entsprechend diesen Werten zu betreiben bzw. den Errichtungsprozeß überwachen zu können. Dies bedeutet, d?3 man nicht mehr auf die Geschicklichkeit von Bedienungspersonal angewiesen ist, um Sandsäulen mit vorbestimmten Eigenschaften zu erhalten, und daß der Errichtungsprozeß bei veränderten Bodenverhältnissen leicht den neuen Bedingungen angepaßt werden kann. Zwar ist es

b0 aus der DE-OS 14 84 538 beim Errichten von Senkkörpern oder Pfählen aus einer zementhaltigen Mischung bekannt, kontinuierlich die Eindringtiefe eines Drehbohrers zu messen und eine Beziehung zwischen der Aufwärtsbewegung des Bohrers beim Einpressen des

b5 Materials und dem Volumen an in den Raum unter dem Bohrer eingepreßtem Material mit dem Ziel herzustellen, die zugeführte Menge an zementhaltigem Material stets gleich oder größer als der durch die Aufwärtsbe-

wegung des Bohrers freigewordene Bohrungsraum werden zu lassen. Dieses Verfahren läßt sich jedoch nicht ohne weiteres auf das Errichten von Sandsäulen anwenden, da es u.a. davon ausgeht, daß die in den Drehbohrer eingegebene Materialmenge der am Bohrerende abgegebenen Menge gleich ist, was zumindest für Sand als Füllmaterial nicht immer zutrifft. Bei der Herstellung von Ortbetonpfählen ist es bekannt, die Höhe der Oberfläche des Baustoffs im Vortreibrohr mittels einer mechanischen Einrichtung zu ι ο überwachen (GB-PS 4 10 280).

Bezüglich zweckmäßiger Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche 2 bis 6 verwiesen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung können anstelle von Sand anüere körnige Füllstoffe wie Splitt, Schotter, Schlacke oder daraus hergestellte Mischungen verwendet werden.

Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnung im folgenden erklärt. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die aufeinander folgenden, einzelnen Verfahrensschritte zur Bildung einer Säule aus verdichtetem Sand,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Eindringtiefe,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Sandmenge,

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Messen der Festigkeit,

F i g. 5 eine Ausführungsform eines Aufzeichnungsgerätes,

F i g. 6 eine Ausführungsform eines anderen Aufzeichnungsgerätes,

F i g. 7 schematisch das Verhalten des Sandes bei einem Arbeitszyklus während der Errichtung der Säule aus verdichtetem Sand,

F i g. 8 einen die Eindringtiefe und die abgegebene Sandmenge über der Zeit registrierenden Schrieb,

F i g. 9 einen vergrößerten, vereinfacht dargestellten Ausschnitt aus dem Schrieb nach Fig.8 für einen Arbeitszyklus,

F i g. 10 einen die gesamte abgegebene Sandmenge in Abhängigkeit von der Eindringtiefe registrierenden Schrieb,

F i g. 11 einen vergrößerten und vereinfacht dargestellten Ausschnitt aus dem Schrieb nach Fig. 10 für einen Arbeitszyklus,

F i g. 12 einen die Eindringtiefe und die Festigkeit der Sandsäule über der Zeit registrierenden Schrieb,

Fig. 13 einen die Eindringtiefe in Abhängigkeit von der Festigkeit der Sandsäule registrierenden Schrieb,

Fig. 14 zwei Blockdiagramme mit Darstellung der Schaltungen der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Steuerelemente,

Fig. 15 die Draufsicht auf den Anzeigebereich eines Betriebsanzeigegerätes zur Überwachung der abgegebenen Sandmenge und

Fig. 16 die Draufsicht auf den Anzeigebereich eines Betriebsanzeigegerätes zur Überwachung der Festigkeit der Sandsäule.

Zur Errichtung einer Säule aus verdichtetem Sand dient eine motorgetriebene Rammvorrichtung, die am oberen Ende eines Vortreibrohrs 1 aus Stahl angeordnet ist. Die Rammvorrichtung 2 kann eine schlagende Ramme oder eine Rüttelramme sein.

Darunter ist am Vortreibrohr ein Fülltrichter 3 angebracht, und am unteren Ende weist das Rohr 1 eine Öffnung mit einer Einschnürung 4 oder einer Abschlußhaube auf. Durch die Einschnürung 4 wird ein Rückströmen des Sandes in das Rohr vermieden. Die Säule 5c hat einen größeren Durchmesser als das bis zu einer bestimmten Tiefe sich erstreckende Rohr 1. Die Säule wird dadurch gebildet, daß das Rohr 1 bis zu einer bestimmten Tiefe (Fig. 1,1) eingetrieben, der Sand 5 in das Rohr 1 durch den Fülltrichter 3 (F i g. 1, II) eingefüllt, das Rohr 1 über eine zweckmäßige Weglänge wieder nach oben gezogen, der im Rohr 1 befindliche Sand in einen unterhalb des unteren Endes des Rohres gebildeten Raum abgegeben (Fig. 1, III), und dann das Rohr 1 wieder so eingetrieben wird, daß der in dem Raum unter dem unteren Ende des Rohres befindliche Sand verdichtet und zugleich in das umgebende Erdreich (Fig. 1, IV) gerammt wird. Durch mehrfache Wiederholung dieses Arbeitszyklus wird die Säule 5c bis zur Bodenoberfläche (F i g. 1, V) aufgebaut

Die Herstellung der Säule 5c erfolgt unter Messung und Steuerung der für den Verdichtungsvorgang abgegebenen Sandmenge S, wobei ein Gerät zur Messung der Eindringtiefe D des unteren Endes des Rohres 1 verwendet wird. Beim Gerät gemäß F i g. 2 wird ein mit dem oberen Teil des Rohres 1 verbundener Draht 6 über eine Meßtrommel 7 geleitet, und so die Auf- und Abbewegung des Rohres 1 in eine Drehbewegung der Meßtrommel 7 umgewandelt Diese Drehbewegung äußert sich wiederum in einer Änderung des Widerstandes eines mit der Meßtrommel 7 verbundenen Potentiometers 8, das wiederum eine der Tiefe des Rohres 1 proportionale Spannung Vd abgibt Als nächstes gilt es, zu jedem Zeitpunkt die Sandmenge zu erfassen, die vom unteren Ende des Rohres in den durch das Heraufziehen des unteren Rohrendes gebildeten Raum abgegeben wird. Hierzu wird ein Elektrodenlot 9 als Meßfühler für die sich im Rohr 1 verändernde Sandoberfläche 50 verwendet. Das Lot 9 ist an einem Kabel 10 aufgehängt, welches sich auf eine mittels eines Untersetzungsgetriebes !5 von einem Antrk -motor 13 angetriebene Windentrommel 11 aufwickelt Dabei wird ein elektrischer Kreis durch das Elektrodenlot 9, das Kabel JO, eine Steuereinheit 12, die leitende Wand des Rohres 1 und den Wasser enthaltenden Sand 5 gebildet Sobald das Elektrodenlot 9 und die Sandoberfläche 50 miteinander in Berührung treten, entsteht ein Schalteffekt. Da der Antriebsmotor 13 der Windentrommel mittels der Steuereinheit 12 so gesteuert werden kann, daß das Elektrodenlot 9 fortwährend der sich ändernd jn Sandoberfläche 50 folgt, und da die Ausgangsspannung Vs proportional zur Höhe SL der Sandoberfläche 50 über dem unteren Ende des Rohres durch Umwandlung des Weges des Kabels 10 in eine Widerstandsänderung eines mit der Windentrommel 11 verbundenen Potentiometers 14 ist, kann die Lage der Sandoberfläche im Rohr 1 kontinuierlich verfolgt werden. Die Meßeinrichtung für die Sandmenge ist nicht auf das obige, kontinuierlich messende Gerät beschränkt, sondern es kann auch ein solches Gerät verwendet.werden, bei dem beispielsweise ein an einem Draht hängendes Lot durch die Abgabe des Sandes lediglich gesenkt und die Sandmenge durch die Länge des Drahtes erfaßt wird.

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Aufzeichnungsgerätes zur Darstellung des Verlaufes der Spannungsänderung, die von der Meßeinrichtung für die Eindringtiefe und dem Gerät zum Messen der Sandmenge abgegeben wird. Bei diesem Beispiel weist das Aufzeichnungsgerät zwei Antriebe 16 bzw. 19 für die Schreiber auf, so daß von der Eindringtiefe (D) des Rohres 1 und von der Sandmenge 5 im Rohr zwei

Schriebe erhalten werden. Zunächst wird der Antrieb 16 des Schreibers für die Tiefenmessung erklärt. Die von der Tiefenmeßeinrichtung abgegebene Spannung Vd wird mittels eines Verstärkungskomparators mit der an einem Potentiometer anliegenden Spannung verglichen, wobei das Potentiometer elektrisch die Ausgangslage eines Schreiborgans 17 auf dem Registrierpapier festlegt Bei einer Differenz zwischen beiden Spannungen dreht sich ein Ausgleichsmotor und bewegt das Potentiometer, so daß der Schreibstift stets eine der vom Tiefenmeßgerät abgegebenen Spannung Vd entsprechende Lage einnimmt Da andererseits das Registrierpapier mit einer konstanten Geschwindigkeit durch einen Synchronmotor 18 bewegt wird, wird die Eindringtiefe D des Rohres 1 über der Zeit t aufgetragen. Der Antrieb 19 des die Sandmenge 5 aufzeichnenden Schreibers erfolgt in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben, jedoch ist dieser Antrieb 19 darüber hinaus mit einem Rechner 20 versehen, welcher die Sandmenge S im Rohr berechnet und auf dem Registrierpapier mittels eines Schreiborganes 17' entsprechend der Ausgangsspannung Vi über der Zeit t aufträgt. Dabei entspricht die Ausgangsspannung Vs der Höhe SL der Sandoberfläche 50 im Rohr 1 und wird von der Meßeinrichtung für die Sandmenge abgegeben. Der durch diese Aufzeichnungseinrichtung erhaltene Schrieb ist in F i g. 8 dargestellt

F i g. 7 zeigt das Verhalten des Sandes bei einem Arbeitszyklus gemäß Fig. 1. Der Arbeitszyklus ist durch folgende Schritte charakterisiert: Einfüllen des Sandes in das Rohr 1, Abgabe von Sand aus dem unteren Ende des Rohres nach Heraufziehen desselben um eine entsprechende Weglänge und Verdichten des abgegebenen Sandes durch Wiedereintreiben des Rohres. In F i g. 7 beziehen sich die Buchstaben Di, D₂ und D₃ auf die entsprechenden Eindringtiefen des unteren Endes des Rohres 1 bei einem Arbeitszyklus, während 5Li die Höhe der Oberfläche des Sandes 5 im Rohr unmittelbar vor dem Heraufziehen und SLa die Höhe der Oberfläche des Sandes 5 im Rohr nach dessen Heraufziehen bezeichnet. Folglich ergibt sich die Sandmenge 5 im Rohr 1, wie von der Aufzeichnungseinrichtung aufgetragen, durch Multiplikation von SL · K, wobei K eine Konstante darstellt, die sich auf den Querschnitt des Rohres bezieht. Diese Multiplikation wird vom Rechner 20 ausgeführt.

Bei diesem einen Arbeitszyklus wird die vom unteren Ende des Rohres 1 abgegebene Sandmenge durch die Gleichung (SL\ — SLa) ■ K beschrieben, und die Länge des Bereiches Se' der durch Wiedereintreiben des Rohres 1 erzeugten Säule entspricht Di — D₃. Das Volumen des zum Verdichten abgegebenen Sandes beträgt (SL_t - SLa) ■ K, und dieses Volumen pro Tiefeneinheit ist durch folgende Größe gekennzeichnet:

(SL₁ - SLi) ■ K

Die Fig.9 zeigt vereinfacht einen Schrieb in vergrößerter Darstellung eines Arbeitszyklus nach F i g. 8. Dabei entspricht Dy-D₃ der Länge der in einem Arbeitszyklus gebildeten Säule und Si-Sj bezieht sich auf die dabei abgegebene Sandmenge. Wenn folglich das Wiedereintreiben des Rohres bei jedem der Arbeitszyklen in Übereinstimmung der tatsächlich abgegebenen Sandmengen mit den kalkulatorisch vorbestimmten Werten für die Tiefe und für das Sandvolumen erfolgt, ist gewährleistet, daß Säulen aus verdichtetem Sand mit einem gewünschten Volumen erhalten werden.

Unter der Voraussetzung, daß das Gewicht pro Volumeneinheit Sand beim Verdichtungsprozeß y4-mal größer als das Gewicht pro Volumeneinheit des im Rohr befindlichen Sandes ist, kann der Durchmesser R der in einem Arbeitszyklus gebildeten Säule nach der folgenden Gleichung in einfacher Weise errechnet werden:

R =

l'/l.-T

is Der Wert A in der Gleichung (1) kann aufgrund der Ergebnisse verschiedener früher durchgeführter Messungen aus der ursprünglichen Festigkeits des Bodens, der Art der für das Eintreiben des Rohres verwendeten Rammvorrichtung sowie anderer Parameter praktisch abgeschätzt werden. Somit läßt sich der Durchmesser der Säule 5c unter Zuhilfenahme des Schriebes nach F i g. 9 mit der Gleichung (1) sofort bestimmen.

Wenn beim Heraufziehen des Rohres 1 der Sand nicht kontinuierlich, sondern diskontinuierlich abgegeben wird, entsteht am unteren Bereich des Rohres, sobald die Abgabe unterbrochen wird, ein Hohlraum, in den ein weiches ursprüngliches Erdreich, wie beispielsweise wäßriger Schlamm, eindringen kann, welches die Funktionsweise der Säule beträchtlich beeinflußt. Aus diesem Grunde ist es notwendig, festzustellen, ob die Abgabebedingungen des Sandes beim Heraufziehen des Rohres sauber ausgeführt worden sind. Hierzu wird auf den Heraufziehprozeß nach F i g. 8 und 9 verwiesen. Die

Aufziehgeschwindigkeit des Rohres ist —.— und die

dl

Abgabegeschwindigkeit des Sandes ist

• ο

. Der

Vergleich beider Differentiale zeigt, daß sofern die Steigung des Schriebes nach F i g. 8a und F i g. 8b miteinander zu jeder Zeit während des Aufziehprozes_: ses beobachtet werden, die Sandabgabe dann optimal ist, wenn beide Steigungen gleich sind, bzw. die Sandabgabe ungünstiger wird, wenn die Steigung nach F i g. 8b kleiner als die der nach F i g. 8a ist

Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, Säulen aus verdichtetem Sand mit einem bestimmten Sandvolumen und einem bestimmten Durchmesser als auch einer günstigen Form zu erhalten, wenn die Handhabung des Rohres auf Grund des in Fig.8 gezeigten Schriebes erfolgt. Praktisch jedoch ist es schwierig, das Rohr 1 aufgrund des die Eindringtiefe und die abgegebene Sandmenge als Funktion der Zeit f anzeigenden Schriebes nach F i g. 8 zu steuern.

Deshalb ist es zweckmäßig, die gesamte abgegebene Sandmenge Su in Abhängigkeit von der Eindringtiefe D aufzuzeichnen.

Hierzu wird eine Aufzeichnungseinrichtung nach F i g. 6 verwendet Bei dieser Aufzeichnungsvorrichtung bewegt sich das Papier nicht, sondern ein Arm 21 wird je

bo nach der vom Anzeigegerät für die Tiefe angegebenen Ausgangsspannung Vd durch einen Antrieb 16 auf- und abbewegt; ein Schreiborgan 22 ist dabei so angeordnet daß es sich nach rechts und links auf dem Arm 21 mittels eines Antriebes 23 je nach der Ausgangsspannung Vi der Meßeinrichtung für die Sandmenge bewegen kann Dieser Antrieb 23 ist dabei mit einem Rechner 24 versehen, so daß die totale abgegebene Sandmenge £ Su über der Eindringtiefe D auf dem Registrierpapiei

mittels des Schreiborgans 22 aufgetragen wird.

Ein Beispiel eines solchen durch die oben beschriebene Anordnung erhaltenen Schriebes ist in Fig. 10 wiedergegeben, wobei die totale abgegebene Sandmenge ^Su über der Eindringtiefe D in Form einer Sägezahnkurve dargestellt ist. F i g. 11 zeigt einen vereinfachten Schrieb, der einen vergrößerten Ausschnitt eines Arbeitszyklus gemäß F i g. 10 darstellt. Bei diesem Schrieb bezieht sich die Strecke m—n auf die abgegcDene Sandmenge Su beim Heraufziehen des Rohres 1, und die Strecke n-p auf das Volumen der Säule während eines Arbeitszyklus. Die abgegebene Sandmenge bei den einzelnen Arbeitszyklen ist daher in Fig. 10 auf summiert, so daß dieser Schrieb die totale abgegebene Sandmenge £ Su angibt. Die unterbrochene Linie nach Fig. 10 bezieht sich auf einen vorher berechneten Kurvenverlauf für die Tiefe und das Sandvolumen; diese Kurve wird zuvor auf dem Registrierpapier eingetragen.

Folglich kann bei jedem Wiedereintreibvorgang des Rohres durch Vergleich der effektiv abgegebenen Sandmenge mit den vorbestimmten Werten für die Tiefe und das Sandvolumen quantitativ die abgegebene Sandmenge bei jeder Tiefe der Säule kontrolliert werden, so daß Säulen errichtet werden können, die mit den vorbestimmten Werten übereinstimmen.

Zur Abschätzung des Durchmessers der Säule nach der Fig. 11 wird auf die Gleichung (1) Bezug genommen. Da der Ausdruck

auf der rechten Seite der Gleichung (1) die Steigung der unterbrochenen Linie m—p der Fig. 11 darstellt, kann der Durchmesser der Säule mittels Gleichung (1) abgeschätzt werden. Um sich ein Maß über die Wirksamkeit der Sandabgabe beim Heraufziehen des Rohres '.U machen, muß man sich vor Augen halten, daß die St-igung der Strecke m-oan jeder Stelle des Her jfziehprozesses dem Differential -^-entspricht. Γ .eser Ausdruck wird aus den Differentialen -^y- und

erhalten, indem man die Zeit t aus den beiden

Ausdrücken eliminiert. Die Wirksamkeit der Sandabgabe wird folglich dadurch abgeschätzt, daß man die Steigung der Strecke m — ο mit dem Steigungsmaß 1 (45°) vergleicht. Prinzipiell lassen sich die beiden zuvor erwähnten Interpretationsmethoden unabhängig von der Art der Auftragung der Achsen auf dem Registrierpapier verwenden. Auch ist bei diesen Interpretationsmethoden die Änderung der Sandmenge nur bei Abgabe des Sandes notwendig, d. h. wenn das Rohr heraufgezogen wird, so daß die Interpretation selbst dann nicht behindert wird, falls eine Anzeigeeinrichtung für die Sandmenge verwendet wird, bei der die Messung nur bei Abgabe des Sandes erfolgt.

Mit der zuvor erwähnten grafischen Aufzeichnung der Tiefe und der total abgegebenen Sandmenge in Verbindung mit den vorherberechneten Werten für die Tiefe und das abgegebene Sandvolumen ist es möglich, den Errichtungsprozeß der Sandsäule bei jedem einzelnen Arbeitszyklus durch Beobachtung des Schriebes zu überwachen, indem das Rohr jeweils so weit wieder eingetrieben wird, bis die vertikal nach unten gerichtete Spitze des Schriebes mit der Bezugslinie übereinstimmt. Auch diese Aufzeichnung wird nicht nur unmittelbar beim Errichten der Säule verwendet, sondern ist ebenfalls nützlich als Protokoll über die Art und Weise, wie die Errichtung der Sandsäule erfolgt ist.
Wie zuvor beschrieben, bereitet die Errichtung der Sandsäule für das Bedienungspersonal des Rohres mehr

5 oder weniger große Schwierigkeiten im praktischen Betrieb, wenn der Prozeß unmittelbar am Aufzeichnungsgerät überwacht werden muß. Da das Bedienungspersonal im allgemeinen an einer verlegbaren, das Rohr betätigenden Eintreibapparatur arbeitet, ist die Auf-Zeichnungseinrichtung ungünstigen Schwingungen o. ä. unterworfen. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßiger, die Aufzeichnung an einer separaten Stelle mittels eines Betriebsanzeigegerätes 26 (vgl. Fig. 15) vorzunehmen, welches mit der zuvor erwähnten Aufzeichnungseinrichtung gekoppelt ist. Dann kann das Bedienungspersonal die Errichtung der Sandsäule unter Überwachung des Prozesses an Hand der Anzeige des Anzeigegerätes 26 durchführen. Fig. 15 zeigt vereinfacht eine Ausführungsform des Betriebsanzeigegerätes 26. Die vorausberechneten Referenzwerte von Tiefe und Sandvolumen sind im Anzeigegerät 26 gespeichert Auf der linken Seite des Gerätes ist die Eindringtiefe D des Rohres 1 dargestellt, wobei die Tiefe mittels einer Tiefenmeßeinrichtung erfaßt wird; auf der rechten Seite des Gerätes ist die Tiefe Dd des Rohres beim Wiedereintreiben dargestellt, welche dem Referenzwert für das Sandvolumen bei den verschiedenen Tiefen entsprechen soll. Folglich kann die Betätigung des Rohres 1 so erfolgen, daß die Tiefenanzeige D auf der linken Seite mit der angezeigten Tiefe Dd auf der rechten Seite übereinstimmt.

Die zuvor erwähnten Ausführungen betreffen die Errichtung einer Sandsäule unter Überwachung der abgegebenen Sandmenge, jedoch ist es ebenfalls

notwendig, die Errichtung der Sandsäule unter Überwachung der Festigkeit der Sandsäule durchzuführen.

Sofern der zu verfestigende Boden sandig ist, soll durch die Sandsäule eine Erhöhung der Bodenfestigkeit infolge Verringerung des Porenvolumens des Bodens

•to erfolgen, lsi der zu verfestigende Boden lehmig, ist es Ziel der Behandlung, eine Erhöhung des Scherwiderstandes vorzunehmen, d.h. ein Festigkeitsanstieg infolge Entwässerung des betreffenden lehmigen Erdreiches und infolge des großen inneren Reibungswinkeis der Säule aus verdichtetem Sand selbst Bei der Verfestigung von weichem Grund durch Errichtung einer Sandsäule ist es daher wichtig, bei der Planung so vorzugehen, daß die Festigkeit des ursprünglichen Bodens exakt bestimmt wird, und daß die zu

so errichtenden Sandsäulen eine mit der Berechnung übereinstimmende Festigkeit (Verdichtungsgrad) aufweisen.

Nachfolgend wird das Verfahren erklärt, bei dem die Errichtung von Sandsäulen unter Messung und Überwachung der Festigkeit der Säule erfolgt.

Zürn Messen der Festigkeit der Sandsäule wird eine Festigkeitsmeßeinrichtung verwendet Die in Fig.4 dargestellte Einrichtung wird in einem solchen Fall verwendet, wo mit einer elektrisch angetriebenen Rammvorrichtung 2 gearbeitet wird. Unter Bezugnahme auf die grundlegenden Berechnungsregeln beim Eintreiben von Pfählen kann die Festigkeit C des Bodens oder der Sandsäule aus folgender Gleichung abgeschätzt werden:

(E + β

Darin bedeutet

E = von einem Motor M für die Rammvorrichtung 2 verbrauchte elektrische Energie,
ν = Eindringgeschwindigkeit beim Eintreiboder Wiedereintreibprozeß des Rohres,
m, n,oc,ß = Konstanten.

Die Eintreibgeschwindigkeit des Rohres 1 wird durch eine mit einer Meßtrommel 7 verbundene Meßeinrichtung 27 für die Eintreibgeschwindigkeit in eine elektrische Spannung umgewandelt. Des weiteren wird die vom Motor M für die Rammvorrichtung 2 verbrauchte elektrische Energie durch eine Energiemeßeinrichtung 28 in eine elektrische Spannung umgewandelt. Beide Spannungen werden der Formel (2) durch ein Rechenelement 29 angepaßt, so daß eine der Festigkeit Cder Sandsäule entsprechende Spannung Vc vom Rechenelement 29 abgegeben wird. Ebenfalls ist es möglich, ein Gerät zur Festigkeitsmessung zu verwenden, bei dem sich die Festigkeit aus der Dehnung des Rohres ableitet.

Die Aufzeichnung der von den Meßeinrichtungen für die Festigkeit und für die Tiefe abgegebenen Spannungsänderungen Vc, Vd werden in einer schon beschriebenen Aufzeichnungseinrichtung nach Fig.5 und 6 registriert Die Einrichtung ist so ausgebildet, daß bedeutungslose Festigkeitswerte, z. B. solche, die während des Heraufziehens gemessen werden, nicht registriert werden. In F i g. 12 ist ein Schrieb dargestellt, der mit einer Aufzeichnungseinrichtung nach F i g. 5 und Fig. 13, ein solcher, der mit einer Einrichtung nach F i g. 6 erhalten worden ist In dem in F i g. 12 dargestellten Schrieb sind die Eindringtiefe D, die Festigkeit Gs des ursprünglichen Bodens und die Festigkeit C der Säule über der Zeit t aufgetragen. Entsprechend zeigt der Schrieb nach Fig. 13 die Festigkeit Gs des ursprünglichen Bodens über der Festigkeit Cder Säule aus verdichtetem Sand.

Folglich ist es möglich, während des Wiedereintreibens des Rohres 1 die Festigkeit der Sandsäule bei den verschiedenen Tiefen zu überwachen, gleichzeitig zu beurteilen, ob die tatsächliche Festigkeit der Sandsäule mit durch Berechnung festgelegten Bezugswerten für die Tiefe und die Sandsäulenfestigkeit übereinstimmt. In dem Schrieb Tiefe über Sandsäulenfestigkeit, gemäß Fig. 13, bezieht sich die gebrochene Linie auf die Bezugswerte für die vorbestimmte Tiefe und Sandsäulenfestigkeit. Sofern dieser Schrieb so angeordnet ist, daß das Bedienungspersonal ihn direkt beobachten kann, und indem die Handhabung des Rohres so erfolgt, daß die Kurve für die Sandsäulenfestigkeit mit derjenigen für die vorbestimmten Bezugswerte für die Tiefe und für die Festigkeit übereinstimmt, ist es möglich, Sandsäulen mit ausreichender Festigkeit einfach und sicher zu errichten.

Des weiteren dient der Schrieb zum späteren Nachweis darüber, wie die Errichtung der Sandsäule erfolgt ist.

ίο Die Aufzeichnung der Tiefe über der Festigkeit der Sandsäule erfolgt wie erwähnt über einen Schrieb, so daß aus demselben Grund wie zuvor erwähnt, es zweckmäßig ist, separat davon ein Betriebsanzeigegerät 31 vorzusehen, das mit einer in Fig. 14 dargestellten Aufzeichnungseinrichtung 30 verbunden ist und in dem die vorbestimmten Bezugswerte für die Tiefe und die Sandsäulenfestigkeit eingegeben sind. Vorzugsweise wird das Wiedereintreiben des Rohres zum Errichten der Sandsäule aufgrund der Anzeige des Betriebsanzeigegerätes 31 durchgeführt. Fig. 16 zeigt vereinfacht eine Ausführungsform des zuvor erwähnten Betriebsanzeigegerätes 31, das so gebaut ist, daß der vorbestimmte Referenzwert Cd der Sandsäulenfestigkeit bei den verschiedenen Tiefen D als gebrochene Linie erscheint und die Sandsäulenfestigkeit C beim Wiedereintreiben des Rohres 1 im unteren Bereich zu sehen ist. Das Bedienungspersonal braucht daher das Wiedereintreiben des Rohres 1 nur so auszuführen, daß die Anzeige für die Sandsäulenfestigkeit C die Position der gebrochenen Linie erreicht.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung bei dem bei der Herstellung der Säule ihre Festigkeit gemessen und aufgezeichnet wird, ergibt sich der Vorteil, daß zugleich die Festigkeit Cs des ursprünglichen Bodens während

J5 des ersten Eintreibens des Rohres bis zur vorgegebenen Tiefe (Fig. 1,1) gemessen wird. Dabei bedeutet Gs im Schrieb nach Fig. 12 und 13 die Festigkeit des ursprünglichen Bodens. Aus diesem Schrieb geht somit die Bodenfestigkeit an der Stelle der Errichtung der Sandsäule während des Eintreibens des Rohres bis zur vorbestimmten Tiefe hervor, so daß falls die Bodenfestigkeit an jeweiligen Errichtungsstellen wesentlich von der aufgrund von Bodenuntersuchungen angenommenen Festigkeit abweicht, es möglich ist, unmittelbar die Bezugswerte für die Errichtung der einzelnen Sandsäule entsprechend den vorliegenden Verhältnissen zu verändern, so daß die Verfestigung von weichem Boden durch die Errichtung von Sandsäulen sicherer und wirtschaftlicher vorgenommen werden kann.

Hierzu 4 Dkitt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Säulen aus verdichtetem Sand od. dgl. im Baugrund, bei dem ein Vortreibrohr in den Baugrund eingetrieben und stufenweise gezogen und wieder eingetrieben wird und bei dem dabei der Sand während des Ziehens eingefüllt und beim Wiedereintreiben verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels MeB- und Aufzeichnungseinrichtungen sowohl die Eindringtiefe (D) der Unterkante des Vortreibrohrs (1) als auch das Absinken der Oberfläche (50) des Sandes im Vortreibrohr beim Ziehen und/oder die Festigkeit (C) der Sandsäule (5c) beim Wiedereintreiben des Vortreibrohrs gemessen und aufgeschrieben werden, und daß das Vortreibrohr jeweils so weit wieder eingetrieben wird, daß die Eindringtiefe und die abgegebene Sandmenge (S) und/oder die Festigkeit (C) der Sandsäule mit den hierfür vorgegebenen Bezugswerten übereinstimmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung für die Sandmenge (!Steine Vorrichtung zum stetigen Erfassen der Höhe (SL) der Sandoberfläche (50) im Vortreibrohr (1) enthält, wobei ein der Sandoberfläche im Vortreibrohr stetig folgendes Elektrodenlot (9) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierlich durch die Meßeinrichtung für die Festigkeit beim erstmaligen Eintreiben des Vortreibrohrs (1) bis zur vorbestimmten Eindringtiefe (D) gemessene Festigkeit (Gs) des Bodens zusammen mit den Werten für die Eindringtiefe und für die Festigkeit (C) der Sandsäule in einem Schrieb durch die Aufzeichnungsrichtung i'3O) aufgetragen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine solche Meßeinrichtung für die Festigkeit verwendet wird, bei der die Festigkeit (Gs) des Baugrundes und die Festigkeit (C) der Sandsäule aus dem elektrischen Energiebedarf des Motors (M)IuT die Rammvorrichtung (2) und aus der Eindringgeschwindigkeit (v) beim Eintreiben und Wiedereintreiben des Vortreibrohres (1) ermittelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Betriebsanzeigegerät (26 bzw. 31) vorgesehen wird, aus dem die genannten Bezugswerte abgelesen werden können.