DE3002680C2

DE3002680C2 -

Info

Publication number: DE3002680C2
Application number: DE19803002680
Authority: DE
Inventors: Herbert 6054 Rodgau De Samol; Gerd Dr.-Ing. 8000 Muenchen De Chambosse
Original assignee: Gkn Keller 6050 Offenbach De GmbH
Current assignee: Gkn Keller 6050 Offenbach De GmbH
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1987-06-11
Also published as: BE886355A; AT375986B; GB2068038B; NL8006784A; DE3002680A1; GB2068038A; ATA546180A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Unterfangungskörpern unter Fundamenten oder von Abdichtungs membranen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.The invention relates to a method for producing Underpinning bodies under foundations or waterproofing Membranes according to the preamble of claims 1 and 2.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 21 24 385 bekannt. Es ist eine allgemeine Anforderung der Praxis, eine große Reichweite des Hochdruckstrahles des erhärtenden flüssigen Stoffes zu erzielen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, ist in der Vorveröffentlichung gelehrt, daß zusätzlich ein Druckluftstrahl in den Boden eingebracht wird. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß diese Lösung wenigstens nicht voll zu be friedigen vermag, weil die Reichweite des bekannten Verfah rens gegenüber einem solchen, das keine Druckluft verwendet, nicht nennenswert vergrößert werden konnte. Es kommt hinzu, daß die Vorrichtung zur Durchführung des bekannten Verfahrens ein Injektionsrohr aufweist, das mit mindestens zwei koaxia len und unter einem Winkel zur Rohrachse gerichteten Düsen ausgerüstet ist, wobei der erhärtende Stoff oder seine Kom ponenten unter hohem Druck injiziert und der Druckluftstrahl durch die äußeren Ringdüsen in den Boden eingebracht wird. Die verwendeten koaxialen Düsen sind dementsprechend technisch aufwendig und störanfällig.Such a method is known from DE-OS 21 24 385. It's a general practice requirement, a big one Range of the high pressure jet of the hardening liquid To achieve material. To meet this requirement, is taught in the prior publication that an additional Compressed air jet is introduced into the floor. The practice has however, showed that this solution at least not fully peaceful because of the range of the known procedure against one that does not use compressed air, could not be significantly enlarged. It also adds that the device for performing the known method has an injection tube with at least two coaxia len and directed at an angle to the pipe axis is equipped, the hardening substance or its com components injected under high pressure and the compressed air jet is introduced into the ground through the outer ring nozzles. The coaxial nozzles used are accordingly technical complex and prone to failure.

Die Fachwelt hat bei einem Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2, bei welchen es darauf ankommt, daß der anstehende Boden zerstört wird, keinen besseren Lösungsweg gesehen, obwohl bereits vor dem A.T. der DE-OS 21 34 385 ein Verfahren zur Baugrundverdichtung bekannt war, bei welchem ein Auspressen des Baugrundes mit einer Flüssigkeit erfolgt, wobei diese einerseits unter Anwendung von Druck eingepreßt, andererseits wechselnden Druckstößen von hoher Frequenz aus gesetzt und infolgedessen eine Verdichtung des Baugrundes und eine Erweiterung des Bohrloches herbeigeführt wird (DE-OS 17 59 692). Bei diesem Verfahren bewirken also die durch den Druckwechsel mit hoher Frequenz erzeugten Schwingungen eine Verdichtung sowie damit eine Verfestigung des Baugrundes und dadurch eine Erweiterung des Bohrloches; der anstehende Boden wird jedoch nicht zerstört.The professional community has a procedure based on the generic terms of claims 1 and 2, in which it is important that the existing soil is destroyed, no better solution seen, even before the A.T. DE-OS 21 34 385 Process for soil compaction was known, in which the soil is pressed out with a liquid, on the one hand, this is pressed in using pressure, on the other hand, changing pressure surges from high frequency set and consequently a compaction of the building ground and an expansion of the borehole is brought about (DE-OS 17 59 692). In this process, the Pressure changes with high frequency generated vibrations Compaction and thus consolidation of the subsoil and thereby expanding the borehole; the upcoming floor however, will not be destroyed.

Gleichfalls vor dem A. T. der DE-OS 21 34 385 war aus der DD-PS 5 659 ein Verfahren zum Abdichten klüftiger Felsschichten, Lockergesteins und rissigen Bauwerks durch Einpressen von Luft und Dichtungsmitteln bekannt, bei dem die Klüfte, Risse und lockeren Schichten durch Druckwasser bzw. Druckluft ausgespült werden, um das Eindringen der Dichtungsstoffe zu erreichen und die Reichweite derselben zu vergrößern. Dabei können durch Pulsieren des Spül- und Einpreßstromes noch größere Reich weiten erzielt werden. Auch bei diesem Verfahren bleibt also die Struktur des Bodens erhalten; der anstehende Boden wird also nicht zerstört.Likewise before the A.T. DE-OS 21 34 385 was from the DD-PS 5 659 a method for sealing fractured rock layers, Loose rock and cracked structure by injecting air and sealants known in which the fissures, cracks and loose layers are flushed out with pressurized water or compressed air to penetrate the sealants and increase the reach of the same. You can by Pulsation of the flushing and injection current even greater realm far can be achieved. This method also remains preserve the structure of the soil; the upcoming floor will so not destroyed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ver fahren nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2 derart zu verbessern, daß dem Hochdruckstrahl ohne Beeinträchtigung seiner Funktion, den anstehenden Boden zu zerstören, eine ver größerte Reichweite verliehen wird.The invention has for its object the known Ver drive according to the preamble of claims 1 and 2 to improve that the high pressure jet without interference its function of destroying the soil, a ver greater reach is given.

Diese Aufgabe wird durch den Verfahrensschritt gemäß dem Kenn zeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Während im Stand der Technik ein zusätzlicher Druckluftstrahl in den Boden einge bracht worden war, wird erfindungsgemäß der anstehende Boden mit möglichst großer Reichweite des Düsenstrahles in der Weise zerstört, daß der Strahl intermittierend verdichtet wird, wobei er etwa im Bereich der angegebenen Frequenz pulsiert. Der pulsierend arbeitende Hochdruckdüsenstrahl des erfindungs gemäßen Verfahrens ist also erstmals für den Zweck eingesetzt, den anstehenden Boden zu zerstören und eine wirksamere Boden erosion herbeizuführen. Daß die Lösung der gestellten Aufgabe durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 erzielt werden könnte, war angesichts des neuen Zwecks, zu dessen Erreichung der pulsierende Hochdruckstrahl im Rahmen des erfindungsge mäßen Verfahrens eingesetzt wird, nicht voraussehbar, für den Praktiker vielmehr überraschend, da mit einem intermittierend verdichteten Hochdruckstrahl eine zwischen 50% bis 100% ver größerte Reichweite erzielbar ist, während normalerweise von einem ununterbrochenen, gleichmäßig starken Hochdruckstrahl eine größere Erosionskraft zu erwarten ist. Der im Kenn zeichen mit "etwa" eingeleitete Frequenzbereich dient dem entsprechend dazu, dem Fachmann im Rahmen der ursprünglichen Offenbarung eine vollständige Lehre für technisches Handeln zur Erreichung des neuen Zwecks einer wirksameren Boden erosion an die Hand zu geben.This task is carried out by the method step according to the characteristic Sign of claim 1 solved. While in the state of Technology an additional compressed air jet is inserted into the ground According to the invention, the soil in question is brought up with the greatest possible range of the jet in this way destroyed that the beam is compressed intermittently, where it pulsates in the range of the specified frequency. The pulsating high pressure jet of the invention method is therefore used for the first time for the purpose destroy the existing soil and make a more effective soil cause erosion. That the solution of the task can be achieved by the characterizing part of patent claim 1 was, given the new purpose, to achieve it the pulsating high pressure jet as part of the fiction method is used, not foreseeable, for the Practitioners rather surprising, because with an intermittent compressed high pressure jet a between 50% to 100% ver greater range is achievable, while normally of an uninterrupted, evenly powerful high pressure jet greater erosion power is expected. The in the Kenn Character with "about" introduced frequency range serves the accordingly, the specialist within the scope of the original Revelation a complete lesson for technical action to achieve the new purpose of more effective soil to provide erosion.

Der intermittierende Hochdruckstrahl kann durch eine Kolben pumpe, die ohne einen Pulsierungsdämpfer bzw. ohne Windkessel arbeitet, erzeugt werden. Möglich ist jedoch auch eine me chanische Vorrichtung vor den Düsen, die durch wechselseitiges Öffnen und Schließen infolge Rotation einer geschlitzten, zy linderförmigen Steuervorrichtung mindestens zwei Austritts düsen beschickt.The intermittent high pressure jet can pass through a piston pump that without a pulsation damper or without an air boiler works, are generated. However, a me is also possible chanic device in front of the nozzles by mutual Opening and closing due to rotation of a slotted, zy linden-shaped control device at least two outlet loaded with nozzles.

Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe besteht in dem Kennzeichen des Patentanspruchs 2. Auch die im Hochdruckstrahl des erhärtenden flüssigen Stoffes enthaltene gasförmige Phase ergibt eine Vergrößerung der Reichweite bei technisch befriedigender Durchmischung mit dem anstehenden Material des Untergrundes, da die nach Verlassen der Düse expandierende gasförmige Phase die Zerstörung des Gefüges des anstehenden Bodens oder der Aufschüttung wesentlich unterstützt. Die gasförmige Phase kann mit einem Hochdruckkompressor oder aus einem Hochdruckbehälter in den zur Austrittsdüse führenden Strom des flüssigen Stoffes eingeleitet werden.Another solution to the problem is that Characteristic of claim 2. Also in the high pressure jet of the hardening liquid substance contained gaseous phase results in an increase in the range at technical satisfactory mixing with the material of the Underground, because the expanding after leaving the nozzle gaseous phase the destruction of the structure of the pending Soil or the fill significantly supported. The gaseous phase can with a high pressure compressor or out a high pressure container in the leading to the outlet nozzle Stream of the liquid substance can be initiated.

Aus der DE-PS 6 93 642 ist ein Einpreßrohr mit Öffnungen zum Einbringen von Verfestigungsmitteln in den Baugrund und zum Auf lockern des Baugrundes durch Druckluft bekannt, bei dem die Öffnungen in Form von nach außen sich verengenden Düsen an der Innenwandung des Rohres angebracht sind. Diese Düsen haben den Zweck, Dampf oder Luft und Dichtungsstoffe in feinst verteiltem Zustand und mit hoher Geschwindigkeit in die Poren der zu verdichtenden Stoffe einzubringen und dadurch eine stärkere und vor allem gleichmäßigere Durchtränkung des Baugrundes herbeizuführen. Durch die Anwendung dieser Düsen verringert sich zwar die Eindringungstiefe der Dichtstoffe, aber es erfolgt eine wesentlich gleichmäßigere und stärkere Durchtränkung des Baugrundes, wodurch im Endergebnis eine größere Festigkeit erzielt wird. Allerdings ist es erforder lich, die Einpreßrohre dichter zu setzen. Auch bei diesem Verfahren wird jedoch die Kornstruktur des Bodens erhalten und nicht zerstört.From DE-PS 6 93 642 is a press-in tube with openings for Introducing consolidation agents into the ground and for On loosen the ground by compressed air, in which the Openings in the form of outwardly narrowing nozzles the inner wall of the tube are attached. Have these nozzles the purpose of steam or air and sealants in finest distributed state and at high speed into the pores of the substances to be compressed and thereby a stronger and above all more uniform impregnation of the Bring about building ground. By using these nozzles the penetration depth of the sealants is reduced, but there is a much more uniform and stronger Impregnation of the subsoil, resulting in a greater strength is achieved. However, it is required Lich, to put the injection tubes closer. This one too Process, however, the grain structure of the soil is preserved and not destroyed.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2 kombiniert. Dies empfiehlt sich insbesondere bei kohäsiven Böden und bei Einlagerungen grober Bestandteile.In an advantageous development of the invention Method according to claim 1 with the characterizing Features of claim 2 combined. This recommends especially in the case of cohesive soils and storage coarse components.

Aus der bereits erwähnten DE-OS 21 24 385 ist auch bereits eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2 bekannt. Sie besteht aus einem Injektionsrohr, das mit mindestens zwei koaxialen und unter einem Winkel zur Rohrachse gerichteten Düsen ausge rüstet ist, wobei der erhärtende Stoff oder seine Komponenten unter hohem Druck injiziert und ein Druckluftstrahl durch die äußeren Ringdüsen in den Boden eingebracht wird. Die verwen deten koaxialen Düsen sind technisch aufwendig und störanfäl lig. Zudem hat die Praxis gezeigt, daß die Reichweite des bekannten Verfahrens gegenüber einem solchen, das keine Druckluft verwendet, nicht nennenswert vergrößert wird.From the already mentioned DE-OS 21 24 385 is also already a device for performing a method according to The preamble of claims 1 or 2 is known. she consists from an injection tube that has at least two coaxial and out directed at an angle to the pipe axis is preparing, the hardening substance or its components injected under high pressure and a jet of compressed air through the outer ring nozzles is introduced into the ground. They use The coaxial nozzles are technically complex and prone to failure lig. In addition, practice has shown that the range of the known method compared to one that does not Compressed air is used, is not significantly increased.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 ist in Patentan spruch 4 gekennzeichnet. Sie hat den Vorteil, daß nur ein Ein fachgestänge eingesetzt zu werden braucht. Mit einer Vorrich tung nach Patentanspruch 4 kann unabhängig von der Formation des Bodens der gewünschte Unterfangungskörper bzw. die Abdich tungsmembrane erstellt werden. Der Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß das Verfahren um so besser durchführbar ist, je näher eine oder mehrere Düsen an die auszuspülende Bodenschicht herange führt werden können. Wird der Düsenträger sowohl beim Absenken des Injektionsrohres als auch vorzugsweise beim Ziehen ge dreht, so wird der Boden bzw. der Baugrund nach der Injektion des erhärtenden Stoffes derart imprägniert, daß nach dem Erhärten ein Verfestigungselement mit Abmessungen entsteht, die auf alle Fälle denen des Düsenträgers entsprechen. Der Unterfangungskörper bzw. die Abdichtungsmembrane wird durch Wiederholungen in erforderlicher räumlicher Anordnung hergestellt.A device for performing the method according to the invention rens according to one of claims 1 to 3 is in Patentan saying 4 marked. It has the advantage that there is only one shelf poles need to be used. With a Vorrich device according to claim 4 can be independent of the formation the desired underpinning body or the sealing tion membrane can be created. The design of the inventions device according to the invention is based on the consideration that the closer one is to the process, the better it can be carried out or several nozzles to the floor layer to be rinsed out can be led. If the nozzle holder both when lowering the injection tube and preferably also when pulling ge rotates, so the soil or the subsoil after the injection of the hardening substance so impregnated that after Harden a solidification element with dimensions which correspond in any case to that of the nozzle holder. The Underpinning body or the sealing membrane is through Repetitions in the required spatial arrangement produced.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnung bei spielhaft erläutert.The invention is described below with reference to the drawing explained in a playful way.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 eine vorteilhafte Ausführungsform des Düsenträgers und Fig. 1 shows an advantageous embodiment of the nozzle carrier and

Fig. 2 und 3 schematisch die Herstellung eines Unterfangungs körpers. Fig. 2 and 3 schematically illustrate the manufacture of a Unterfangungs body.

Die Ausführungsform des Düsenträgers 1 weist eine Kreuzform auf und ist mit dem Injektionsrohr 2 verbunden. An den horizon talen Teilen sind axiale und radiale Düsen 3 angeordnet. Ferner sind die unteren äußeren Ecken der horizontalen Teile abgeschrägt und weisen geneigt angeordnete Düsen 3 auf. Eine weitere Düse 3 ist in dem unteren senkrechten Teil axial angeordnet. Durch diesen Düsenträger 1 ist gewährleistet, daß auch an einem sehr kohäsiven Boden z. B. ein säulenartiger Körper hergestellt werden kann, der mit Sicherheit einen Durchmesser aufweist, der dem des Düsen trägers 1 entspricht.The embodiment of the nozzle carrier 1 has a cross shape and is connected to the injection tube 2 . On the horizon tal parts axial and radial nozzles 3 are arranged. Furthermore, the lower outer corners of the horizontal parts are chamfered and have nozzles 3 arranged at an incline. Another nozzle 3 is arranged axially in the lower vertical part. This nozzle holder 1 ensures that even on a very cohesive bottom z. B. a columnar body can be produced, which certainly has a diameter that corresponds to that of the nozzle carrier 1 .

Die Form des Düsenträgers ist jedoch nicht auf die dargestellte Form beschränkt. Für relativ lockere Böden hat sich zur Errichtung eines säulenartigen Körpers mit relativ großem Durchmesser ein Düsenträger in Dreiecksform bewährt, der in der Mitte eines Schenkels mit dem Injektionsrohr verbunden ist. An den üb rigen Schenkeln und an der dem Befestigungspunkt gegenüber liegenden Spitze sind in geeigneten Abständen voneinander Düsen angeordnet.However, the shape of the nozzle holder is not based on the one shown Limited form. For relatively loose soils it has to be erected a columnar body with a relatively large diameter Triangular nozzle holder, the one in the middle Leg is connected to the injection tube. At the ex other legs and at the opposite of the attachment point lying tips are nozzles at suitable distances from each other arranged.

Der Durchmesser der Düsen liegt bei 2 bis 4 mm. Die Durch satzmenge beträgt 80 bis 600 l/min bei einem Druck von 100 bis 300 bar. Die Strahlgeschwindigkeit liegt bei diesen Ver hältnissen zwischen 100 bis 150 m/s. Die Frequenz der inter mittierenden Verdichtung liegt vorteilhaft zwischen 0,2 und 2 Hz, wobei die Druckdifferenz mindestens 50 bar betragen soll.The diameter of the nozzles is 2 to 4 mm. The through The batch quantity is 80 to 600 l / min at a pressure of 100 up to 300 bar. The jet speed is at this ver ratios between 100 to 150 m / s. The frequency of the inter centering compression is advantageously between 0.2 and 2 Hz, the pressure difference being at least 50 bar should.

Wird eine gasförmige Phase, vorteilhaft Preßluft, dem flüssi gen Stoff zugeführt, soll dessen Druck mindestens 50 bar be tragen; aber auch flüssige Luft und Flüssigstickstoff sind dafür geeignet.If a gaseous phase, preferably compressed air, the liquid fed substance, its pressure should be at least 50 bar wear; but also liquid air and liquid nitrogen suitable for it.

Zur Injektion wird vorteilhaft ein selbsthärtender flüssiger Stoff auf Zementbasis benutzt, der je nach Erfordernis Zu sätze enthalten kann.A self-curing liquid is advantageously used for injection Cement-based fabric is used, which according to requirements can contain sentences.

Im folgenden wird beispielhaft die Herstellung eines Unter fangungskörpers erläutert.The following is an example of the manufacture of a sub catching body explained.

Von der Arbeitsebene A aus wird mit einem Drehbohrgerät B der an einem Rohrstrang C montierte Düsenträger D rotierend in den Boden abgesenkt. Gleichzeitig drückt intermittierend das Pumpenaggregat E das Injektionsmittel mit hohem Druck über den Hochdruckdrehkopf F durch den Rohrstrang und die Düsen in den Boden. In situ kommt es zu einer innigen und energiereichen Vermischung des Bodens mit dem Injektions mittel, aus der nach einstellbarer Erhärtung eine Säule der Unterfangungskörper resultiert.From the working level A the rotary nozzle B is used to lower the nozzle holder D, which is mounted on a pipe string C , into the ground. At the same time, the pump unit E intermittently presses the injection medium at high pressure via the high-pressure rotary head F through the pipe string and the nozzles into the ground. In situ, there is an intimate and energetic mixing of the soil with the injection medium, which results in a column of the underpinning body after adjustable hardening.

Durch die Wiederholung des Vorganges ergeben sich die im Schnitt dargestellten Säulen 1 bis 3, die zusammen einen monolithischen Körper bilden.The repetition of the process results in the columns 1 to 3 shown in section, which together form a monolithic body.

Die Form der Körper für Gebäudeunterfangungen hängt von der Aufgabenstellung und dem erforderlichen statischen Nachweis der Standsicherheit ab. Zwei typische Beispiele enthält die Fig. 3.The shape of the body for the underpinning of the building depends on the task and the required static proof of stability. Two typical examples including FIG. 3.

Claims

1. A method for producing underpinning bodies under foundations or sealing membranes by injecting one or more hardening liquid substances under high pressure into the ground by means of an injection device to be introduced into the ground, whereby the pending soil is destroyed, characterized in that the liquid substance in Form of an intermittently dense beam is injected at a frequency approximately in the range of 0.2 to 2 Hz.

2. Process for the production of underpinning bodies under Foundations or of sealing membranes by injection one or more hardening liquids under high pressure in the subsoil by means of an in the subsoil injection device to be introduced, the queue de soil is destroyed, characterized in that the liquid substance before it leaves the injection device a compressed gaseous phase with a Pressure of at least 50 bar is supplied.

3. The method according to claim 1, characterized in that the intermittently compressed liquid before Compressed from the injection device gaseous phase with a pressure of at least 50 bar is fed.

4. Device for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that at the unte ren end of an injection tube ( 2 ) a nozzle holder ( 1 ) is attached, the nozzles ( 3 ) radially or radially and / or axially and inclined are arranged.