DE2720160A1

DE2720160A1 - Improving subsoil consolidating effect - using machine with characteristics matched to optimum geological-soil mechanics conditions

Info

Publication number: DE2720160A1
Application number: DE19772720160
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr Ing Uffmann
Original assignee: UFFMANN HANS PETER DR ING
Current assignee: UFFMANN HANS PETER DR ING
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-16

Abstract

The procedure is for improvement in the compression action of deep compressions in sub-soils. The machine characteristics of the compression implement are optionally suited to the geological and soil mechanics ratios. The frequency of the compression implement is matched to the dynamic loading capacity of the soil. Alternatively, the centrifugal force is matched to the static load capacity of the soil. With respect to the previously used values of 40-60 Hz, the frequency of the compression implement can be increased to values of around 200 Hz as far as the solid conditions allow.

Description

Patentbeschreibung Patent description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Verdichtungswirkung von Tiefenverdichtungen im Untergrund.The invention relates to a method for improving the compaction effect of deep compaction in the subsoil.

Der derzeitige Stand der Technik erlaubt es, mit dem Tiefenverdichtungsverfahren kohäsionslose und kohäsive Böden bis in große Tiefen zu verdichten und hochbelastbare Säulen herzustellein.The current state of the art allows the deep compaction process Cohesionless and cohesive soils to be compacted to great depths and highly resilient To manufacture columns.

Über einen an einer Raupe befindlichen Mäkler wird der Tiefenrüttler - ein zylindrisches,unten spitz zulaufendes Rohr mit in nen rotierenden Unwuchten - bis in genügend tragfähigen Baugrund versenkt. Die Arbeitsfrequenz des Rüttlers beträgt hierbei etwa 40 - 60 Hz. Bei kohäsionslosen Böden (z.B. Sanden oder Kiesen) entsteht hierbei an der Oberfläche durch die Verdichtung und die hierdurch auftretende Setzung, ein Trichter, in den laufend Zugabematerial eingefüllt wird. Bei der Verdichtung kohsiver Böden wird der Rüttler ebenfalls bis in genügend tragfähigen Baugrund versenkt. Hierbei verdrängt er den anstehenden Boden und schafft im Umkreis des Loches eine vorverdichtete Zone.The depth vibrator is operated by a leader on a caterpillar - a cylindrical tube, which tapers to a point at the bottom, with internal rotating imbalances - sunk into sufficiently stable subsoil. The working frequency of the vibrator is about 40 - 60 Hz. In the case of cohesive soils (e.g. sand or gravel) arises here on the surface through the compression and the resulting Settlement, a funnel into which additional material is continuously poured. When compressing In cohesive soils, the vibrator is also sunk into sufficiently stable subsoil. In doing so, he displaces the existing soil and creates one around the hole pre-compressed zone.

Um ein Zusammenfallen des Loches beim Herausziehen des Rüttlers zu vermeiden, wird durch die Rüttlerspitze Druckluft zugegeben.To prevent the hole from collapsing when pulling out the vibrator avoid, compressed air is added through the tip of the vibrator.

Dadurch wird verhindert, daß unter dem Rüttler ein Unterdruck entsteht. In das so erzeugte Loch wird ca. 1 m hoch Zugabematerial (Kiese, Schlacken, Schotter) eingefüllt. Durch Wiedereinfahren des Rüttlers wird das Zugabematerial seitlich in die Wandungen des Loches verdrängt. Der Stopfvorgang wird so lange wiederholt, bis der Boden an dieser Stelle kein Material mehr aufnimmt. Durch laufende Wiederholung dieses Vorganges entsteht so von unten nach oben eine aus Grobmaterial aufgebaute Säule.This prevents negative pressure from developing under the vibrator. Add material (gravel, slag, gravel) approx. 1 m high into the hole created in this way. filled. By retracting the vibrator, the material to be added is turned to the side displaced into the walls of the hole. The darning process is repeated until until the soil no longer absorbs any material at this point. Through continuous repetition this process is created from bottom to top, which is made up of coarse material Pillar.

Um diese Säule herum befindet sich eine Übergangszone, in der Zugabematerial und Boden vermischt sind. Dieser Bereich wird von verdichtetem Boden umgeben.Around this column there is a transition zone in which Additive material and soil are mixed. This area is surrounded by compacted soil.

Die Nachteile des Verfahrens liegen in der geringen Anpassungsfähigkeit der Iaschinenkennwerte des Rüttlers an die vorliegenden geologischen und bodenmechanischen Verhältnisse. So findet oft bei sehr trockenen und möglicherweise durch Bindemittel (kalkig, tonig) verkitteten Böden wegen der zu hohen und plötzlichen Energieübertragung ein Aufreißen alter Schicht- oder Ablagerungsflächen statt. Andererseits könnten sehr feuchte Böden wesentlich schneller und besser mit höheren Verdichtungsenergien verdichtet werden. Ein anderer Nachteil des Verfahrens besteht darin, daß der Rüttler oft dünnere, stärker verfestigte oder wassergesättigte Schichten wegen zu geringer Leistung nicht durchfahren kann und somit möglicherweise darunter befindliche ungenügend tragfähige Schichten nicht erreicht werden können.The disadvantages of the method are the low adaptability the machine parameters of the vibrator to the existing geological and soil mechanical Conditions. So often takes place when very dry and possibly due to binders (chalky, clayey) cemented floors because of the excessive and sudden energy transfer tearing up old layers or deposits takes place. On the other hand, could very moist soils much faster and better with higher compaction energies be condensed. Another disadvantage of the method is that the vibrator often thinner, more solidified or water-saturated layers because of too few Performance can not go through and thus possibly below it insufficient stable layers cannot be reached.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren anzugeben, welches die aufgeführten Nachteile ganz oder teilweise aufhebt und damit die Wirtschaftlichkeit und die Einsatzmöglichkeit erhöht.The object of the present invention is now to provide a method indicate which completely or partially eliminates the listed disadvantages and thus the economy and the possibility of use increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Anpassungsmöglichkeit der Maschinenkennwerte des Rüttlers an die vorliegenden geologischen und bodenmechanischen Verhältnisse geschaffen wird. Die Änderung der Maschinenkennwerte kann entweder durch eine Veränderung der Frequenz oder der Fliehkraft des Rüttlers oder durch eine Kombination beider Möglichkeiten erreicht werden.According to the invention, this object is achieved in that an adaptation option the machine parameters of the vibrator to the existing geological and soil mechanical Relationships is created. The change of the machine parameters can either by changing the frequency or the centrifugal force of the vibrator or by a combination of both possibilities can be achieved.

Die Änderung der Frequenz kann entweder bei elektrischem Antrieb durch Vorschaltung eines Umformers oder bei hydraulischem Antrieb durch Variation der Durchflußmenge geschehen.The frequency can either be changed with an electric drive Upstream connection of a converter or, in the case of a hydraulic drive, by varying the Flow rate happen.

Die Änderung der Fliehkraft kann durch unterschiedliche Exzentermassen oder durch Variation der Exzentrizität durchgeführt werden.The change in centrifugal force can be achieved through different eccentric masses or by varying the eccentricity.

Dieses Verfahren gestattet es also, sowohl die statischen (Fliehkraft), als auch die dynamischen (Frequenz) Maschinenkennwerte den jeweiligen Bodenverhältnissen optimal anzupassen.This procedure allows both the static (centrifugal force), as well as the dynamic (frequency) machine parameters for the respective soil conditions optimally adapt.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß Böden, die dynamisch nicht hoch belastbar sind, mit niedrigen Frequenzen und hohen Fliehkräften verdichtet werden können.The advantages that can be achieved with the invention are that soils, which are not dynamically highly resilient, with low frequencies and high centrifugal forces can be condensed.

Im umgekehrten Fall kann mit höheren Frequenzen aber niedrigeren Fliehkräften gearbeitet werden. Böden, die sowohl statisch als auch dynamisch hoch belastbar sind, lassen sich wesentlich schneller und besser mit höheren Fliehkräften und höheren Frequenzen verdichten.In the opposite case, higher frequencies can result in lower centrifugal forces to be worked. Floors that can withstand high loads, both statically and dynamically can be much faster and better with higher centrifugal forces and higher Condense frequencies.

Versuche mit einem Lößlehm haben gezeigt, daß bei einer Frequenz von etwa 190 Hz eine optimale Verdichtung erzielt wurde. Bei höher belastbaren Böden ist eine Erhöhung der Frequenz über 200 Hz denkbar.Experiments with a loess loam have shown that at a frequency of around 190 Hz an optimal compression was achieved. For floors with a higher load capacity an increase in frequency above 200 Hz is conceivable.

Die Fig. 1 - 8 zeigen die Auswertungen der oben angeführten Verdichtungsversuche, die mit einem Lößlehm durchgeführt wurden.Figs. 1 - 8 show the evaluations of the above-mentioned compaction tests, which were carried out with a loess loam.

Zur Erläuterung wird eine kurze Versuchsbeschreibung angegeben: In einem Versuchskasten (70 cm x 70 cm x 70 cm) wurden nach dem oben beschriebenen Verfahren Tiefenverdichtungen mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt. Die niedrigste Frequenz betrug 103 Hz in Versuch 2 (Fig. 2), die höchste 210 Hz in Versuch 8 (Fig. 8). Nach Durchführung der Verdichtung wurde jeweils mit Hilfe eines radioaktiven Meßverfahrens die Verdichtungswirkung im Boden ermittelt. Dieses Verfahren liefert für jede untersuchte Meßstelle eine Impulsrate, die über eine Eichgerade einem bestimmten Feuchtraumgewicht zugeordnet werden kann. Je geringer die Impulsrate ist, desto größer ist das Feuchtraumgewicht. Die Fig. 1 - 8 zeigen jeweils die Werte der Impulsraten, die über einer senkrecht stehenden Schnittfläche durch die Kiessäule aufgetragen wurden. Für jede Auftragung ist die Impulsrate des oberen rechten Punktes angegeben. Die Impulsrate der x-y-Ebene beträgt für alle Auftragungen 2 x 105 Impulse pro 30 Sekunden.A brief description of the experiment is given for explanation: In an experimental box (70 cm x 70 cm x 70 cm) were made according to the above Procedure Deep compaction carried out with different frequencies. the the lowest frequency was 103 Hz in experiment 2 (FIG. 2), the highest 210 Hz in experiment 8 (Fig. 8). After the compaction was carried out with the help of a radioactive Measurement method determines the compaction effect in the soil. This procedure delivers for each measuring point examined, a pulse rate which, via a calibration line, corresponds to a certain Wet room weight can be assigned. The lower the pulse rate is, the greater the wet weight. Figures 1-8 each show the values the pulse rates over a vertical section through the gravel column were applied. For each plot, the count rate is the top right point specified. The pulse rate of the x-y plane is 2 x 105 pulses for all plots every 30 seconds.

Versuch 1 (Fig. 1) diente der Nullmessung. Es wurde keine Tiefenverdichtung durchgeführt, so daß die auftretenden Unebenheiten in der Morphologie des Bildes den Ungenauigkeiten entsprechen, die beim Einbau des Versuchsmaterials in den Versuchskasten auftraten.Experiment 1 (Fig. 1) was used for the zero measurement. There was no deep compaction performed so that the bumps that occur in the morphology of the image correspond to the inaccuracies when installing the test material in the test box occurred.

Die Versuche 2 - 8 (Fig. 2 - 8) wurden mit folgenden Frequenzen durchgeführt: Versuch 2 - 103 Hz Versuch 3 - 120 Hz Versuch 4 - 139 Hz Versuch 5 - 756 Hz Versuch 6 - 174 Hz Versuch 7 - 192 Hz Versuch 8 - 210 Hz.Experiments 2 - 8 (Fig. 2 - 8) were carried out with the following frequencies: Experiment 2 - 103 Hz Experiment 3 - 120 Hz Experiment 4 - 139 Hz Experiment 5 - 756 Hz Experiment 6 - 174 Hz test 7 - 192 Hz test 8 - 210 Hz.

Es zeigt sich bis Versuch 5 (Fig. 5, 156 Hz) eine wesentliche Verbesserung der Verdichtungswirkung bei einer Steigerung der Frequenz.Up to test 5 (FIG. 5, 156 Hz) there was a substantial improvement the compression effect with an increase in frequency.

Bei der gewählten Auftragung erkennt man eine gute Verdichtung in einem möglichst tiefen und breiten morphologischen Tal. Bei einer weiteren Steigerung der Rüttlerfrequenz ist bis Versuch 7 (Fig. 7, 192 Hz) nur noch eine geringe Verbesserung erkennbar, wohingegen eine weitere Erhöhung der Frequenz in Versuch 8 (Fig. 8, 210 Hz) keine weitere Verbesserung der Verdichtungswirkung mehr zur Folge hatte.The chosen application shows good compression in as deep and wide a morphological valley as possible. With a further increase the vibrator frequency is only a slight improvement until experiment 7 (Fig. 7, 192 Hz) recognizable, whereas a further increase in the frequency in experiment 8 (Fig. 8, 210 Hz) did not result in any further improvement in the compaction effect.

Claims

"Process to improve the compaction effect of deep compaction in the subsoil "Claims: 1. Method for improving the compaction effect of deep compaction in the subsoil, characterized in that the machine parameters of the compaction equipment to the respective geological and soil mechanical conditions be optimally adapted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency of the compaction device is adapted to the dynamic load-bearing capacity of the soil.

3. The method according to claim 1, characterized in that the centrifugal force the static load capacity of the floor is adapted.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Frequency of the compaction device compared to the previously used values of 40 - 60 Hz can be increased to values of around 200 Hz, provided the ground conditions allow this.