DE3207494C2 - Device for consolidating soft water bottom - Google Patents

Device for consolidating soft water bottom

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DE3207494C2 DE19823207494 DE3207494A DE3207494C2 DE 3207494 C2 DE3207494 C2 DE 3207494C2 DE 19823207494 DE19823207494 DE 19823207494 DE 3207494 A DE3207494 A DE 3207494A DE 3207494 C2 DE3207494 C2 DE 3207494C2
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Takumi Tokio/Tokyo Fujii
Yoshinori Kukino
Mitsuo Miura
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/126Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and mixing by rotating blades

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Abstract

Rührwellen, die mit Rührschaufeln an ihren unteren Abschnitten versehen sind, sind drehbar an der Außenumfangsfläche eines Tragezylinders befestigt, um eine Maschine zum Härten von weichem Grund bzw. weichem Boden zu bilden. Verbindungseinrichtungen sind zwischen dem oberen und unteren Abschnitt des Tragezylinders vorgesehen. Die Verbindungseinrichtungen sind dazu eingerichtet, angespannt und nachgelassen zu werden, um die Neigung der Maschine beim Betrieb aufzuheben. Bei einem Verfahren zum Härten des weichen Grundes, das diese Maschine verwendet, kann deren Neigung beseitigt werden, da die Richtung, in welcher die Maschine in den weichen Grund eingeführt oder aus diesem herausgezogen wird, momentan bzw. jederzeit gemessen wird.Agitator shafts provided with agitator blades at their lower portions are rotatably attached to the outer peripheral surface of a support cylinder to constitute a soft soil hardening machine. Connection means are provided between the upper and lower portions of the support cylinder. The connecting devices are adapted to be tightened and released to relieve the inclination of the machine during operation. In a method of hardening the soft ground using this machine, the inclination thereof can be eliminated because the direction in which the machine is inserted into or withdrawn from the soft ground is instantaneously measured.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verfestigen von weichem Gewässerboden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for consolidating soft water bed, according to the preamble of claim 1.

Eine solche, bekannte Einrichtung (JP-OS 56/85 017) stellt ein längliches Gebilde dar, welches an seinem unteren Ende Rührschaufeln trägt und von einem Schwimmkörper oder Schiff zum Gewässerboden abgelassen wird, in welchen es sich vertikal aufrechtstehend eingraben soll. Die bekannte Einrichtung ist mit Lagemeßfühlcrn ausgestattet, welche eine Abweichung der Einrichtung von der vertikalen Lage feststellen und weiicrmcldcn. Such a well-known device (JP-OS 56/85 017) represents an elongated structure which carries paddles at its lower end and of a Float or ship is lowered to the bottom of the water, in which it is vertically upright should dig in. The known device is equipped with Lagemeßfühlcrn, which a deviation of the Determine the device from the vertical position and Weiicrmcldcn.

Der längliche Tragezylinder der Einrichtung ist in einer slationären Radiallagerung am Schwimmkörper geführt und trägt an seinem oberen Ende eine Vorrichtung zum Korrigieren der Abweichung aus der vertikalen Lage, wobei durch Aufbringen von Radialkräften entgegen der festgestellten Lageabweichung das untere Ende ' des Tragezylinders zwangsweise wieder in die ordnungsgemäße Lage zurückgeführt werden soll.The elongated support cylinder of the device is guided in a slationary radial bearing on the float and carries at its upper end a device for correcting the deviation from the vertical Position, whereby by applying radial forces against the determined positional deviation, the lower end 'of the support cylinder is to be forcibly returned to the correct position.

Da radiale Kräfte aufgebracht werden müssen, ist die bekannte Einrichtung nur bei geringen Gewässertiefen cinsctzbar. da der Tragezylinder stets bis zum Schwimmkörper hinaufreichen muß. Ferner muß der Schwimmkörper derart verankert sein, daß die Radialkräfte nicht, anstelle den Tragezylinder geradezurichten, einfach den Schwimmkörper verschieben.Since radial forces have to be applied, the known device is only available at shallow water depths connectable. since the carrying cylinder must always reach up to the float. Furthermore, the Float be anchored in such a way that the radial forces do not, instead of straightening the support cylinder, simply move the float.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, die bekannte Hinrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie auch ohne seitliche Abstützung imstande ist. nach der Abweichung aus der vertikalen Lage diese wiederherzustellen.Based on this prior art, it is the task the invention to develop the known execution in such a way that it can also be carried out without lateral support is able to. to restore it after the deviation from the vertical position.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Hierbei wird bei einer Abweichung der Tragezylinder mittels der hierzu jeweils geeigneten Hubeinrichtung in'Gegenrichtung verspannt und gekrümmt, bis die angestrebte Vertikallage erreicht wird. Da sich diese Hubeinrichtungen nur am Tragezylinder selbst abstützen, nicht jedoch an äußeren, stationären Punkten, muß die erfindungsgemäße Trageeinrichtung nicht mit dem zugeordneten Schwimmkörper oder Schiff in Verbindung stehen, sondern kann \ ollständig bis in praktisch beliebige Tiefe abgesenkt werden, wobei auch das Schiff nicht genau ortsfest zu verbleibenThis object is achieved by the features in claim 1. If there is a discrepancy, the Carrying cylinder braced and curved in the opposite direction by means of the lifting device suitable for this, until the desired vertical position is reached. Since these lifting devices are only located on the carrying cylinder support themselves, but not on external, stationary ones Points, the carrying device according to the invention does not have to be associated with the floating body or Ship connected, but can be lowered completely to practically any depth, whereby also the ship not to remain exactly stationary

ίο braucht, da seine Lage für die Lagesteuerung der Einrichtung selbst während des Eindringens in den weichen Boden weitgehend unbedeutend ist.ίο needs as its location for attitude control of the facility is largely insignificant even while penetrating the soft ground.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.Advantageous embodiments of the invention can be found in the further claims.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert; in dieser zeigtThe subject matter of the invention is explained in more detail, for example, with reference to the schematic drawing; in this shows

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung und des Schiffes, an uclchem sie angebracht ist.Fig. 1 is a schematic overall representation of the invention Establishment and the ship, at uclchem it is appropriate.

Fig.2 eine vergrößerte Vorderansicht der Einrichtung der F ig. 1,Fig. 2 is an enlarged front view of the device the fig. 1,

Fig.3 eine Vorderansicht der Einrichtung, mit geneigtem unterem Endabschnitt.Fig.3 is a front view of the device, with an inclined lower end section.

Fig.4 eine Vorderansicht der in Fig.3 gezeigten Einrichtung, mit geneigtem unterem Endabschnitt.Fig.4 is a front view of the one shown in Fig.3 Device with an inclined lower end section.

Fi g. 5 eine Vorderansicht der Einrichtung, wobei die Vorgehensweise zum Errechnen ihrer Starrkeit dargestellt ist, undFi g. 5 is a front view of the device, the Procedure for calculating their rigidity is shown, and

F i g. 6 und 7 eine Vorderansicht eines anderen Ausführungsbeispiels bzw. der Horizontalschnitt durch dieses, wobei die Einrichtung zwei Tragezylinder aufweist. Die erfindungsgemäße Einrichtung 1 zum Verfestigen von weichem Gewässerboden wird unter Bezugnahme auf F i g. 1 und 2 beschrieben und ist mittels eines Drahtseiles an einem Turm 3 aufgehängt, welcher auf einem Schiff 2 aufgestellt ist, so daß die Einrichtung 1 auf- und abwärts bewegt werden kann. Die Entrichtung I weist einen an ihrer Oberseite angebrachten Drehantrieb 5 auf sowie mehrere längliche Rührwellen 6. die mit diesem verbunden sind und jeweils an ihrer Unterseite mehrere Rührschaufeln 7 tragen. Die Rührwellen 6 werden über ein Lager drehbar an einem Tragezylinder 8 gehalten, welcher sich unter dem Drehantrieb 5 erstreckt und der bis in die Nähe der Rührschaufeln 7 reicht. Ein Zuführungsrohr 10 für Verfestigiingsmiitel ist im Tragezylinder 8 derart gehalten, daß seine Abgabeöffnung 9 in der Nähe der Rührwellen 7 angeordnet ist. Das Zuführungsrohr 10 steht mit seinem oberen Endabschnitt mit einem Verfestigungsmittcltank (nicht geneigt) in Verbindung. Das Verfestigungsinittel kann aber auch durch die Rührwellen hindurchgeführt werden, so daß es von deren unterem Ende oder von den Rührschaufeln aus abgegeben wird.F i g. 6 and 7 are a front view of another embodiment or the horizontal section through this, wherein the device has two support cylinders. The device 1 according to the invention for consolidating soft water bottom is referred to on F i g. 1 and 2 described and is suspended by means of a wire rope on a tower 3, which on a Ship 2 is set up so that the device 1 can be moved up and down. The payment I shows a rotary drive 5 attached to its top and several elongated agitator shafts 6. which are connected to this are connected and each carry a plurality of stirring blades 7 on their underside. The agitator shafts 6 are Rotatably held via a bearing on a support cylinder 8 which extends under the rotary drive 5 and which extends into the vicinity of the stirring blades 7. A feed pipe 10 for solidification media is held in the support cylinder 8 in such a way that its discharge opening 9 is arranged in the vicinity of the agitator shafts 7 is. The supply pipe 10 is at its upper end section with a solidifying agent tank (not inclined) in connection. The solidifying agent can but can also be passed through the agitator shafts, so that it is from the lower end or from the Mixing paddles is dispensed.

Es sind Armpaare 11, 11' vorgesehen, die am oberen und unteren Endabschnitt des Tragezylinders 8 vertikal übereinanderliegend vorspringen, und jedes derart gebildete Armpaar ist mit einer Verbindungseinrichuing miteinander verbunden, welche aus einem später nochThere are pairs of arms 11, 11 'provided on the upper and the lower end portion of the support cylinder 8 protrude vertically one above the other, and each thus formed Arm pair is with a connecting device connected to each other, which of a later

bo beschriebenen Stab besteht. Es sind rund um den Tragezylinder mit 90" Winkelabsland mehrere Armpaarc 11, 1Γ vorgesehen, um die Biegung der Einrichtung 1 in jeder Richtung auszuräumen. Im Falle einer Einrichtung mit zwei Tragezylindern 8. wie sie in Fig.b und 7 ge-bo described rod consists. There are around the carrying cylinder with 90 "Winkelabsland several pairs of arms 11, 1Γ provided to accommodate the bend of the device 1 in to clear out any direction. In the case of a device with two carrying cylinders 8. as shown in Fig.b and 7

b5 zeigt ist, sind sechs Arme 11,11' an der Oberseite sowie an der Unterseite der jeweils beiden Tragezylinder zusammen vorgesehen, d. h., insgesamt weist die Einrichtung zwölf Arme auf. Eine Hubeinrichtung 12 stützt sichb5 shows there are six arms 11,11 'at the top as well provided together on the underside of each of the two carrying cylinders, d. In other words, the facility as a whole twelve arms open. A lifting device 12 is supported

Pal/El= WI2ZlEl und
P = Will A.
Pal / El = WI 2 ZlEl and
P = Will A.

schwenkbar mit ihrem Boden an jedem der oberen Ar- ν = PaI2Il El pivotable with their bottom at each of the upper Ar- ν = PaI 2 Il El

me 11 ab. Stäbe 13 oder Drähte sind mit den unteren und Endender Hubeinrichiungen 12 verbunden,und das an- / = Pal/EI, me 11 from. Rods 13 or wires are connected to the lower and end of the lifting devices 12, and the an- / = Pal / EI,

dere Ende der Stäbe 13 ist jeweils über Stifte mit den unteren Armen 1!' verbunden. Die Hubeinrichtungen 12 werden durch Betätigen einer hydraulischen Steuerung (nicht gezeigt) aus- und eingefahren, welche am Schiff 2 vorgesehen ist. Meßinstrumente 14,14' zur Verwendung beim "Bestimmen eines Neigungswinkels und eines Biegungsgrades des Tragezylinders 8 sind an Stellen vorgesehen, weiche an der Außenseite des oberen und unteren Abschnitts des Tragezylinders 8 vorliegen, und welche dem oberen und unteren Ende der Stäbe 13 gegenüberliegen. Ein jedes der Neigungsmeßinstrumente ist dazu eingerichtet, die Neigungswinkel der Einrichtung 1 in einer Längs- und Seitenrichtung der elektrischen Umwandlung zu unterziehen und ein Signal an das Schiff 2 zu übertragen.the end of the rods 13 is each via pins with the lower arms 1! ' tied together. The lifting devices 12 are actuated by a hydraulic control (not shown) extended and retracted, which is provided on the ship 2. Measuring instruments 14,14 'for use when "determining an inclination angle and a degree of bending of the support cylinder 8 are in places provided soft on the outside of the upper and lower portions of the support cylinder 8, and which face the upper and lower ends of the rods 13. Each of the inclinometers is set up to adjust the angle of inclination of the device 1 in a longitudinal and lateral direction of the to undergo electrical conversion and transmit a signal to the ship 2.

Beim Betrieb werden die Rührwellen 6 in den weichen Gewässerboden eingesenkt, wenn sie in Drehung versetzt sind. Hierbei werden die Signale der Neigungsmeßinstrumente 14, 14' überwacht, um sicherzugehen, daß sich die Einrichtung senkrecht oder in einer bestimmten Richtung bewegt.During operation, the agitator shafts 6 are sunk into the soft bottom of the water when they are rotating are offset. The signals from the inclination measuring instruments 14, 14 'are monitored to ensure that that the device moves vertically or in a certain direction.

Wenn ein Signal von den Neigungsmeßinstrumenten 14, 14' anzeigt, daß die Einrichtung 1 in einer solchen Weise geneigt ist. wie dies in Fig.3 gezeigt ist, dann wird die (in F i g. 3) rechte Hubeinrichtung 12a eingefahren und die linke \2b ausgefahren, um die hiermit verbundenen Stäbe anzuspannen bzw. nachzulassen. Somit wird der Neigung der Einrichtung 1 entgegengewirkt, und diese wird geradegerichtet, wie dies in F i g. 4 gezeigt ist. Die Übereinstimmung in den Meßwerten durch die Neigungsmeßinstrumente 14,14'. die am oberen und unteren Abschnitt des Tragezylinders 8 vorgesehen sind, zeigt an. daß die Einrichtung 1 geradlinig bewegt wird. Wenn die Einrichtung 1 im Betrieb geneigt wird, dann werden die Hubeinrichtungen 12a, 126 aus- oder eingefahren, -im die Einrichtung 1 in eine ordnungsgemäße Richtung hin zu verbiegen, um hierbei die Neigung aufzuheben. Somit kann die Einrichtung 1 in den weichen Gewässerboden eingesenkt werden, soweit ihre Neigung, wenn überhaupt eine vorhanden ist, ausgeräumt ist. um den weichen Gewässerboden in der vorgeschriebenen Weise zu verfestigen.When a signal from the inclinometers 14, 14 'indicates that the device 1 is inclined in such a manner. as shown in Figure 3, then the right lifting device 12a (in F i 3 g.) is retracted and the left \ 2b extended to the rods connected therewith to tighten or slacken. Thus, the inclination of the device 1 is counteracted and this is straightened, as shown in FIG. 4 is shown. The agreement in the measured values by the inclination measuring instruments 14,14 '. which are provided on the upper and lower portions of the support cylinder 8 indicates. that the device 1 is moved in a straight line. If the device 1 is inclined during operation, the lifting devices 12a, 126 are extended or retracted, in order to bend the device 1 in a proper direction in order to cancel the inclination. Thus, the device 1 can be sunk into the soft seabed, as far as its inclination, if any, has been cleared. to consolidate the soft bottom of the water in the prescribed manner.

Die Starrheit der oben beschriebenen Einrichtung 1 bezüglich der Biegekraft, welche hierauf während des Betriebes zum Aufheben der Neigung aufgebracht wird, wird unter Bezugnahme iuf F i g. 5 beschrieben. Es soll El gleich der Starrheit des Tragezylinders 8 sein, wobei /:' der Elastizitätsmodul und / das Haupt-Flächenträgheitsmoment des Tragezylinders 8 ist. Wenn man davon ausgeht, daß der obere Abschnitt der Maschine 1 eine Länge / aufweist ur;d unbeweglich ist. wobei eine seitliche Last W auf den unteren Abschnitt hiervon ausgeübt wird, dann sinkt das Maß der Verformung bzw. Verbiegung r und der Neigungswinkel / des unteren Abschnitts: The rigidity of the above-described device 1 with respect to the bending force which is applied thereto during the operation for canceling the inclination is illustrated with reference to FIG. 5 described. El should be equal to the rigidity of the support cylinder 8, where /: 'is the modulus of elasticity and / the main area moment of inertia of the support cylinder 8. Assuming that the upper section of the machine 1 has a length / ur; d, it is immobile. where a lateral load W is applied to the lower portion thereof, then the amount of deformation r and the inclination angle / of the lower portion decrease:

wobei a der Abstand zwischen der Achse des Tragezylinders 8 und dem freien Ende des Armes 11 ist. Der Wert P kann durch jeden Wert ersetzt werden. Die Kraft Pder Hubeinrichtung 12. die erforderlich ist. umden Neigungswinkel der Einrichtung 1 zu verringern. der durch die Formel (2) ausgedrückt ist. und zwar bis auf Null, wird durch ein Beispiel bestimmt. Auf der Grundlage der Formeln (2) und (4) gilt:where a is the distance between the axis of the support cylinder 8 and the free end of the arm 11. The value P can be replaced by any value. The force of the lifting device 12. that is required. to decrease the inclination angle of the device 1. which is expressed by the formula (2). down to zero, is determined by an example. Based on formulas (2) and (4), the following applies:

Das Maß der Auslenkung ν im obigen Fall kann dadurch bestimmt werden, daß man die Formel (5) durch die Formelp)substituiert:The amount of deflection ν in the above case can be determined by substituting formula (5) with formula p):

ν = PaI2Il El = Wi'IΛ El. ν = PaI 2 Il El = Wi'IΛ El.

Deshalb wird der untere Abschnitt des Trage/ylinders 8, der um WI1IZ El ausgelenkt ist. um Wl »/4 El zurückgeführt, und es gilt:Therefore, the lower section of the stretcher / ylinder 8, which is deflected by WI 1 IZ El. by Wl »/ 4 El , and the following applies:

ν = WPlZ El - WI1IA El = WlVM El.ν = WPlZ El - WI 1 IA El = WlVM El.

Dies zeigt, daß die Auslenkung auf ein Viertel der ursprünglichen Auslenkung verringert ist und daß die Starrkeit des Tragezylinders 8 um das Vierfache erhöht ist.This shows that the deflection is reduced to a quarter of the original deflection and that the Rigidity of the support cylinder 8 is increased by four times.

Wenn somit die Einrichtung 1 durch die Stäbe 13 gespannt wird, welche zwischen ihrem oberen und unteren Abschnitt vorgesehen sind, dann kann auch ihre Starrheit erhöht werden. Dementsprechend ist es schwer, die Einrichtung 1 zu biegen, und sie kann in den weichen Gewässerboden eingesenkt werden. wc;l sie geradegehalten wird. Somit gelangt die Einrichtung nicht leicht in eine geneigte oder gebogene Lage, so daß die Verfestigung des Gewässerbodens mit erhöhter Genauigkeit durchgeführt werden kann.Thus, when the device 1 is tensioned by the rods 13 which between its upper and lower Section are provided, then their rigidity can also be increased. It is accordingly hard to bend device 1 and it can go into the into the soft bottom of the water. toilet; l you is held straight. Thus, the device is not easily inclined or bent, so that the consolidation of the water floor can be carried out with increased accuracy.

40 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 40 3 sheets of drawings

undand

Wl'13 El i = W/-72 El. Wl'13 El i = W / -72 El.

(1) (2)(1) (2)

Ein Mali der Verbiegung bzw. Auslenkung und eil1 Neigungswinkel des unleren Abschnitts sind in jenen1 l'iill. in welchem die Hubeinrichtung 12 betätigt wird· um ilen hiermit verbundenen Stab anzuspannen und die Kraft P/11 erzeugen, wie folgt:A Mali of bending or deflection, and inclination angle of the art 1 unleren section are those in 1 l'Jill. in which the lifting device 12 is actuated to clamp the rod connected to it and generate the force P / 11 as follows:

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zum Verfestigen von weichem Gewässerboden, mit länglichen Rührwellen, welche an ihren unteren Abschnitten mit Rührschaufeln versehen sind und drehbar an einem länglichen Tragezylinder angebracht sind, einer Drehantriebseinrichtung, mit welcher die oberen Enden der Rührwellen verbunden sind, einer Zuführungseinrichtung für Vcrfestigungsmittel zu dessen Abgabe in der Nähe der Rührschaufeln, und einer Vorrichtung zum Korrigieren der Abweichung des Tragezylinders aus seiner vertikalen Lage, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Korrigieren der Abweichung Paare von jeweils zwei vertikal übereinanderliegenden Armen (11, 11') aufweist, weiche an den Außenumfangsflächen eines oberen und unteren Endabschnitu des Tragezylinders (8) vorstehen, sowie eine Verbindungseinrichtung (Ϊ3), die über aus- und einfahrbare Hubeinrichtungen (12) die jeweils vertikal übereinanderliegenden Arme verbindet.1. Device for consolidating soft water bottom, with elongated agitator shafts, which are provided with agitator blades at their lower sections and are rotatably attached to an elongated support cylinder, a rotary drive device, with which the upper ends of the agitator shafts are connected, a feed device for Solidifying means for dispensing it near the paddles, and a device for correcting it the deviation of the support cylinder from its vertical position, characterized in that that the device for correcting the deviation pairs of two vertically one above the other Arms (11, 11 ') having soft on the outer peripheral surfaces of an upper and lower Endabschnitu of the support cylinder (8) protrude, as well as a connection device (Ϊ3), which can be and retractable lifting devices (12) connect the vertically superposed arms. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch vier symmetrisch angeordnete Armpaare (11, II')·2. Device according to claim 1, characterized by four symmetrically arranged pairs of arms (11, II ') 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, mit Neigungsmeßinstrumenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßinstrumente jeweils den Verbindungseinrichtungen (13) gegenüberliegen.3. Device according to one of claims 1 or 2, with inclination measuring instruments, characterized in that that the measuring instruments are each opposite the connecting devices (13).
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DE3024791A1 (en) * 1980-06-30 1982-01-21 Takenaka Komuten Co. Ltd., Osaka Poor subsoil treating appts. - has blender agitating shafts attached to cylinders equipped with setting agent feeding devices

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