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Die Erfindung betrifft ein Injektionsmittel für die Verbesserung der strukturellen Festigkeit von weichem organische Stoffe enthaltendem Boden mit einem Gehalt an Zement, Bentonit und Wasser.
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Da sich die Menge an wirksam nutzbarem Land mit weiterem Fortschreiten der sozialen Entwicklung verringert, sieht es so aus, als würden der Ingenieurbau bzw. Tiefbau und die Landentwicklung, die bisher unter Auswahl der Grundstücke mit verhältnismäßig günstigen Bodenbedingungen ausgeführt wurden, allmählich an die Grenzen hinsichtlich dieser Auswahlmöglichkeit stoßen. Es wurden daher Forschungsarbeiten für verschiedene Verfahren der Ausführung von Ingenieurbau- und Landentwicklungsprojekten an Orten ausgeführt, an denen schlechte Untergrundbedingungen vorliegen; dabei wurde gefunden, daß es ein wesentliches Erfordernis darstellt, den unbefriedigenden Boden zu verbessern und zu verfestigen.
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Ein allgemein praktiziertes Verfahren zum sicheren und raschen Bau von Bauwerken auf derart unbefriedigendem Boden ist ein Imprägnierungsverfahren, bei dem ein verfestigendes Material in den Boden injiziert wird und diesen imprägniert, und zwar zum Zwecke der Wasserabsperrung und Bodenverbesserung. Die am weitesten verbreitete Form eines derartigen Unterbodens in Japan ist der viskose Typ, dessen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich der Kompressibilität und Festigkeit sehr schlecht sind. Speziell weiche oder schwache Unterböden, die organische Stoffe, wie Torf, Mulm und viskose Humuserde enthalten, werfen die größten Probleme auf beim Versuch eines Projektes in diesen Bereichen. Trotz der täglichen Fortschritte der Technologie verbleibt die Tatsache, daß die tatsächlichen Bedingungen, die in derartigen Unterböden vorherrschen, noch nicht vollständig verstanden sind.
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In Verbindung mit dem vorstehend erwähnten Imprägnationsverfahren existieren drei bekannte Techniken zur Anwendung dieses Verfahrens bei Boden des genannten Typs:
- (1) Leerrauminjektion, wobei verfestigendes Material in die Zwischenräume oder Leerräume zwischen den Erdpartikeln oder Partikeln organischer Materie imprägniert werden;
- (2) Pulsierende Imprägnierung, wobei man das verfestigende Material in die schwächeren Punkte der weichen Bodenschicht auf natürliche Weise eindringen läßt; und
- (3) Pfahl-Imprägnierung, bei welcher die weiche Bodenschicht in die Gestalt von Zylindern aufgerührt und dann mit dem verfestigenden Mittel gemischt wird; dabei verhärten sich die Zylinder in säulenartige Strukturen, so daß der tragende Grund selbst die Last tragende Abstützung in Form der erhärteten Pfähle bildet.
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Das wirtschaftlichste und gewöhnlich verwendete Imprägnierungsmaterial ist Zement, der im wesentlichen aus Portlandzement oder Flugaschenzement besteht. Derartiges Material ist anorganisch und daher anders als injizierte chemische Mittel oder ähnliches nicht als umweltverschmutzend anzusehen. Es ist jedoch anzumerken, daß die Verwendung von Imprägnierungsmaterialien auf Zementbasis die folgenden Nachteile in bezug auf organische Erde aufweist:
- (I) Der Aushärtungsmechanismus des Zementes, in welchem Kalzium 60% der Gesamtbestandteile ausmacht, ergibt sich aus der Reaktion des Kalziumions. Wenn der Boden, in den der Zement injiziert wird, organische Komponenten enthält, werden diese Komponenten an den Kalziumionen adsorbiert, woraus sich die unglückliche Folge ergibt, daß die Aushärtungseigenschaften des Zementes verloren gehen. Das Endergebnis besteht in einer ausgeprägten Verringerung der erzielbaren Festigkeit nach dem Aushärten. Es ist daher geradezu verboten, eine Zementbehandlung in Bereichen auszuführen, in denen der weiche Unterboden große Mengen organischen Materials enthält. Als Alternative zum Zement wurde daher bekanntermaßen eine Kalkbehandlung durchgeführt. Es wurde jedoch nichtsdestoweniger festgestellt, daß sogar die Verwendung von Kalk keine Vorteile in weichen Böden erbringt, die einen Humusgehalt aufweisen, der aus Torf oder Mulm oder ähnlichem mit mehr als 0,05% besteht, da dann ebenfalls keine Aushärtung erfolgt.
- (II) Da organische Stoffe enthaltender Boden weich ist und ihm somit einzwängende Eigenschaften fehlen, ergeben sich bei einem Versuch, Pfahlstrukturen herzustellen, die folgenden Schwierigkeiten:
- (a) Es kann erwartet werden, daß organische Stoffe enthaltende Erde nahezu keinen Reibungswiderstand bietet. Wenn sich also einmal in einem Teil eines Pfahles als Ergebnis von Vibration oder anderen Ursachen eine Schwäche entwickelt, besteht die Gefahr, daß dieser Fehler zu einem nachfolgenden Kollaps des Bodens insgesamt führt.
- (b) Organischer Boden und die Pfahlstruktur bilden zusammen keinen einheitlichen Körper und bilden daher auch keine zusammengesetzte Art einer Bodenschicht. Wenn daher Belastungen, wie eine Gewichtsbelastung angelegt werden, wirkt diese Belastung nur auf die Pfähle und kann zu einer Zerstörung der Pfähle sowie zu einer ausgeprägten Destabilisierung des Bodens in seiner Gesamtheit führen.
- (c) Da von dem Reibungswiderstand aus dem vorstehend unter (a) angegebenen Grund keine Unterstützung erzielt werden kann, muß der Boden direkt unterhalb des Pfahles die Last tragen. Dies kann ein außerordentlich unwirtschaftlicher Weg in Fällen sein, bei denen die weiche Bodenschicht eine beträchtliche Dicke aufweist.
- (III) Verfahren zur Verbesserung organischen Bodens durch Verfestigung ohne Imprägnierung sind beispielsweise durch die folgenden herkömmlichen Verfahren repräsentiert:
- (a) Dehydrierung und Verdichtung durch Drainage des Vertikaltyps,
- (b) Austausch, wobei ein Teil des weichen Bodens ersetzt wird und
- (c) Dehydrierung und Verdichtung durch Auflegen von Erde und Sand auf den Boden in geeigneter Tiefe.
- Es sollte jedoch angemerkt werden, daß diese Verfahren ein gemeinsames Problem aufweisen. Insbesondere die Verfahren (a) und (c) erfordern gewöhnlich die Anwendung einer Last, um das Porenwasser "herauszuquetschen", wobei diese Last häufig durch eine Sandmatte oder ähnliches herbeigeführt wird. Sand ist auch gewöhnlich das Material, das zum Austausch der entfernten Erde im Verfahren (b) verwendet wird.
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Da weicher, organische Stoffe enthaltender Boden aus Alluvium bzw. Schwemmland besteht, das einen hohen Grundwassergehalt aufweist, ist das Maß der Setzung bzw. des Einsinkens unter Belastung offensichtlich groß. Wenn der weiche Boden fortwährend einer Last in Form von Sand ausgesetzt wird, bildet sich unter dem flachen Grundwassertisch eine gesättigte lose Sandschicht. Wenn diese Sandschicht eine Dicke von 2 Metern überschreitet und ihr oberer Teil von einer gepflasterten Straßenoberfläche, von für Bauzwecke aufbereitetem Land oder von einer wasserundurchlässigen Struktur abgedeckt und festgehalten wird, beispielsweise von einer viskosen Erdböschung entlang einer Straße, dann verursachen Schwingungen oder ähnliche Störungen des Bodens als Folge der Thixotropie das sogenannte Fluidisierungs-Phänomen in dem losen Sand unterhalb des Wassertisches. Die schwerwiegende Instabilität bei einer derartigen Fluidisierung kann zu der totalen Zerstörung von ganzen Bauwerken führen.
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Ein Injektionsmittel der eingangs genannten Gattung ist bereits aus der US-PS 40 95 988 bekannt. Dieses Injektionsmittel enthält Wasser, Zement, Bentonit, hydraulischen Kalk, Asche, gemahlene Schlacke und weitere Füllmaterialien. Wie sich in der Praxis zeigt, zeichnet sich ein derartiges bekanntes Injektionsmittel dadurch aus, daß es sehr rasch während der Injektion in dem zu verfestigenden Boden erhärtet. Es eignet sich daher nur für flache Bodenschichten oder Bodenschichten, bei denen eine breitflächige und/oder tiefe Verästelung der Injektionskanäle nicht erforderlich ist. Überdies ist es wegen seiner Zusammensetzung verhältnismäßig kostspielig.
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Ferner ist in der GB-PS 13 57 393 eine zur Bodenstabilisierung bestimmte Bentonitsuspension beschrieben, der zur Erhöhung ihrer Viskosität ein wasserlösliches Polyäthylenoxid als Bindemittel zugesetzt ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Injektionsmittel der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das durch geeignete Zusammensetzung kostengünstig ist und das sich besonders für tiefen weichen Boden eignet, bei dem eine großräumige Verteilung des stabilisierenden Injektionsmittels erforderlich ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch genannten Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße Injektionsmittel zeichnet sich dadurch aus, daß die Verfestigung verhältnismäßig langsam abläuft. Dadurch ist es möglich, beim Injizieren das Injektionsmittel unter teilweiser Verdrängung von Bodenvolumina sehr großvolumig und verästelt einzubringen, wobei die verdrängten Bodenvolumina zusammengedrückt und das Bodenwasser herausgedrückt wird, so daß sich das Bodenmaterial selbst verdichtet und verfestigt. Nach der Injektion erhärtet das Injektionsmittel allmählich. Zusammengefaßt kann also gesagt werden, daß das erfindungsgemäße Injektionsmittel den Boden verdichtet und entwässert, ferner Teile des behandelten Bodenvolumens ersetzt und schließlich nach Verfestigung das Bodenvolumen, in dem es sich verästelt ausgebreitet hat, als Stützgerüst festigt.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt
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Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundprinzips der Erfindung;
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Fig. 2 eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und einem herkömmlichen Verfahren;
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Fig. 3 eine schematische Ansicht der mit der erfindungsgemäßen Masse verwendeten Vorrichtung; und
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Fig. 4 eine schematische Darstellung der drei Stufen des mit der erfindungsgemäßen Masse zusammen verwendeten Bauverfahrens.
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Die bei der Verbesserung und Verfestigung von Boden herkömmlicherweise benutzten Prinzipien können breit gefaßt unter vier Titel klassifiziert werden:
- (1) Dehydrierung,
- (2) Verdichtung,
- (3) Verfestigung oder Härtung, und
- (4) Ersatz bzw. Austausch.
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Es gibt viele Beispiele von Fällen, in denen entsprechend herkömmlicher Praxis verschiedene Bodenverbesserungsarbeiten in einzelnen Schritten jeweils eines der vorstehenden Prinzipien benutzt haben. Die erfindungsgemäße Technik zeichnet sich zunächst durch eine Masse bzw. Zusammensetzung zur Verbesserung der Festigkeit von organische Stoffe enthaltendem weichem Boden aus (die nachstehend im einzelnen beschrieben wird), und zweitens durch ein Verfahren zur Verwendung dieser Masse bzw. Zusammensetzung, wobei die vier vorstehend erwähnten Prinzipien ohne weiteres in dem gleichen fortlaufenden Verfahren verwendet werden können.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch die Grundlagen des Verfahrens. Es wird ein bestimmtes bekanntes Imprägnierungsgerät verwendet, um nacheinander von vorgewählten Injektionspunkten 11 aus eine Austausch-Materialzusammensetzung 12 in den zu verbessernden weichen organischen Boden 13 injiziert und die Steuerung des Vorgangs wird derart vorgenommen, daß die erforderliche Erhöhung der Bodenfestigkeit durch die kombinierten Auswirkungen der Verdichtung, Dehydrierung und Drainage für jeden Injektionsvorgang erhalten wird; das Endresultat besteht darin, daß der Teil des Bodens, in dem der Austausch durch die injizierte Materialzusammensetzung ausgeführt worden ist, eine halb-verfestigte Austausch- Struktur bildet.
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Das Ziel besteht darin, eine Erhöhung der Bodenfestigkeit als Ergebnis progressiver Dehydrierung und Verdichtung herbeizuführen. Das Verfahren zielt nicht darauf ab, das Wasser in den Zwischenräumen zwischen den Erdpartikeln durch das injizierte Material zu ersetzen, sondern ist zur Herauspressung des Wassers durch die Verdichtung ausgebildet. Gemäß dem hier angewendeten Prinzip wird weicher Boden, der in dieser Weise einmal durch Verdichtung verfestigt wurde, auch so bleiben; d. h., daß der Verfestigungsmechanismus irreversibel ist. Der Boden kann nicht in seinen früheren Zustand der Schwäche oder Weichheit zurückkehren, wobei extreme Umgebungsbedingungen ausgeschlossen werden. Im Ergebnis kann der Boden mit der Festigkeit ausgestattet werden, die zur Sicherstellung seiner Stabilität erforderlich ist.
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Wenn an Arbeitsplätzen einer vorher abgegrenzten bzw. abgesteckten Fläche zum Zwecke der Verbesserung und Verfestigung des Bodens ausschließlich innerhalb der abgesteckten Zone herkömmliche Verfahren angewendet werden, ergeben sich dadurch große Schwierigkeiten, daß die herkömmlichen Imprägnationssysteme unter Verwendung von Materialien auf Zementbasis eingesetzt werden. Es werden daher gewisse Verbesserungen, durch welche die beim Stande der Technik auftretenden Schwierigkeiten beseitigt werden, durch die erfindungsgemäße Materialzusammensetzung geschaffen.
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Es ergeben sich zwei Wege, auf denen in Verbindung mit der Injektion einer Fluid-Zusammensetzung in den Boden zur Verfestigung einer abgegrenzten Zone vorgegangen werden kann. Der erste Weg besteht darin, eine Erhöhung des Reibungswiderstandes einer Fluidströmung an den Grenzen der zu verfestigenden Zone zu erzeugen, so daß die sich aus dem injizierten Fluid ergebende fluidisierte Masse eingeschlossen wird und der durch die injizierte Fluid- Zusammensetzung behandelte Bereich innerhalb der zu verfestigenden Zone liegt.
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Der zweite Weg besteht darin, ein Fluid geringer Dichte zu injizieren, und zwar wiederum zu dem Zweck, einen von ihm behandelten Bereich zu lokalisieren und den behandelten Bereich innerhalb einer flachen Schicht einzugrenzen, wie in dem Beispiel der Fig. 1 dargestellt. Ein Vergleich dieser beiden Vorgehensweisen zeigt, daß die erste für eine relativ dünne Schicht weichen organischen Bodens wirksam ist, und zwar insbesondere wenn das Ziel darin besteht, eine schwache Schicht bzw. Lage in ihrer Gesamtheit zu behandeln; die zweite Verfahrensweise hingegen eignet sich dann, wenn eine tiefe Schicht bzw. Lage weichen organischen Bodens vorliegt und das Ziel darin besteht, sie nur bis in eine begrenzte Tiefe zu behandeln.
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Durch Verwendung eines geeigneten Imprägnierungsgerätes zur Wiederholung der Vorgänge der Injektion und der nachfolgenden Entwässerung, Verdichtung, Drainage, Austausch und Verfestigung oder Härtung, wobei der Injektionsvorgang entsprechend dem speziell zu erreichenden Ziel in beiden Fällen gesteuert wird, wird die schwache Schicht progressiv durch das injizierte Material verfestigt. Die sich vorschiebenden Grenzen der bei jedem aufeinanderfolgenden Injektionsvorgang geformten fluidisierten Masse wirken mit anderen derartigen Grenzen zusammen, die während anderen Injektionsvorgängen geformt wurden, so daß die schwache Schicht zusammengedrückt wird und dadurch aus ihren Poren Wasser herausgedrückt wird, während der behandelte Bereich mit aufeinanderfolgenden Injektionen der speziellen verwendeten Fluid-Zusammensetzung anwächst. Somit sind an dem Grenzflächensystem zwischen der fluidisierten Masse und dem Rest der zu verfestigenden Bodenschicht fortwährend ortsgebundene Belastungswirkungen und eine ortsgebundene Drainagewirkung am Werk und das Porenwasser wird aus dem behandelten Boden herausgedrückt und dazu gebracht, abzulaufen. Somit ergibt sich eine abrupte Erhöhung des Ausmaßes der Verdichtung der schwachen Lage bzw. Schicht in der Grenzschichtzone und eine gleichzeitige und proportionale Erhöhung der Bodenfestigkeit. Die richtige Regulierung und Überwachung des Vorgangs in bezug auf die genaue verwendete Zusammensetzung, die Menge des injizierten Materials und die Injektionszeit werden von der speziellen Beschaffenheit der behandelten Zone abhängen.
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Ein Material, das bei der ersten vorstehend erläuterten Verfahrensweise der Injektion verwendet wurde, ist eines, das Sand oder sandiges Öl mit mittlerer bis feiner Partikelgröße enthält. Bei der zweiten Verfahrensweise jedoch, sollte die Zusammensetzung ein Material mit geringem spezifischem Gewicht enthalten, wie Aschenrückstand aus in einem Verbrennungsofen verbrannten industriellen Abfällen, Abfallkunststoff in Pulverform, Holzabfall in Pulverform, vulkanische Asche, Kohlenasche aus thermoelektrischen Kraftwerken, sowie Getreidehülsen und anderem landwirtschaftlichen Abfall in Pulverform. Die Kombination der in der Injektions-Zusammensetzung gemäß der Erfindung verwendeten Materialien ist ein Aufbruch in diesem Fachgebiet; die jeweiligen Zusammensetzungsverhältnisse wurden auf der Basis wiederholter Versuche verifiziert. Die Zusammensetzung bzw. die Masse besteht aus Zement, Bentonit, Wasser und einer Substanz A in den Verhältnissen 1,0 : 0,1-2,0 : 1,0-3,5 : 0,5-2,0. Die Substanz A ist eine natürlich auftretende Substanz oder ein Abfallmaterial mit geringem spezifischem Gewicht. Sie kann aus einer der Gruppe von natürlich auftretenden oder Abfallmaterialien bestehen, wie vorstehend erwähnt, oder sie kann ein anderes, ohne weiteres verfügbares natürlich auftretendes oder Abfallmaterial ähnlichen spezifischen Gewichts sein. Da die Auswahl der Substanz A von den Bedingungen der organischen Erde abhängt, wird das ausgewählte Material sich von Einsatzort zu Einsatzort ändern.
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Die Verwendung von Bentonit als Teil der Zusammensetzung dient mehreren Zwecken. Bentonit homogenisiert alle Bestandteile und erzeugt eine stabile kolloidale Suspension. Ferner verleiht er dem Imprägnationsfluid die erforderliche Fluidität. Dadurch daß Bentonit zuerst mit Wasser und dem Abfallmaterial gemischt wird und schließlich Zement zugesetzt wird, wird dem sich ergebenden Injektionsfluid eine Ausdehnungscharakteristik verliehen, welche die Volumenänderungsrate zum Zeitpunkt der Verfestigung bestimmt. Zusätzlich dient Bentonit dazu, die Komponenten in der fluidisierten Masse zu halten, wodurch verhindert wird, daß Spuren von möglicherweise schädlichen Substanzen, die in dem industriellen Abfall enthalten sind, aufgelöst und im Grundwaser verteilt werden. Bentonit dient somit als eine Art Binder zum Zwecke der Imprägnierung und stellt sicher, daß mit der Bodeninjektion keine Umweltverschmutzung in Bereichen einhergeht, in denen gewisse chemische Mittel ein Problem hervorrufen würden.
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Bei dem Verfahren können die vier Prinzipien der Bodenverbesserung in dem gleichen Vorgang beobachtet werden, wie vorstehend erläutert, so daß ein rascheres und ökonomischeres Verfahren zur Verfestigung des Bodens geschaffen wird. Jedoch werden die Austausch- und Verfestigungsschritte in einem gewissen Sinn der Reihe nach ausgeführt, um eine Dehydrierung und Verdichtung zu erzielen, welche die Primärfaktoren bei der Erzielung der erwünschten Bodenverbesserung sind.
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Die injizierte Zusammensetzung bzw. Masse sollte ohne weiteres verfügbare Materialien mit geringstmöglichen Kosten umfassen. Ein Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß man primär Materialien auswählen kann, die keine knappen Vorräte verschwenden, sowie Materialien, die unter Verwendung von industriellen und landwirtschaftlichen Abfällen erzielbar sind.
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Wie vorstehend beschrieben, besteht eines der bei derzeit verwendeten Imprägnationsverfahren auftretenden Hauptprobleme in der schlechten Erhärtung von Zementmaterialien in organischer Erde. Diesbezüglich muß der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Zement nur eine verhältnismäßig geringe Festigkeit in dem Erde-Ersatzkörper bieten, welcher sich nach der Injektion im Boden bildet, da das Ziel des Verfahrens weitgehend darin besteht, eine Verfestigungswirkung durch den Ausstoß des Erdwasses und durch Verdichtung zu erzielen. Mit anderen Worten wurde das Verfahren nicht in der Erwartung erfunden, daß der verfestigte Bereich ein hohes Maß an Härte erhält. Es ist ausreichend, wenn die Festigkeit des Zements gleich der Bodenfestigkeit ist, und zwar beurteilt auf der Basis des schließlich erreichten Maßes der Verdichtung.
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Mit dem Verfahren wird jedoch danach getrachtet, das Fluidisierungs-Phänomen zu verhindern, das nachträglich beim Auftreten von Bodenerschütterungen oder Vibrationen erwartet werden könnte, so daß eine Katastrophe aufgrund des Kollapses des Bodens verhindert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren trachtet auch danach, alle Spuren schädlicher Substanzen in dem Bereich des injizierten Bodens einzuschliessen, die in einem Injektionsmaterial mit industriellen Abfällen enthalten sein können. Dies wird dadurch erreicht, daß man das injizierte Material sich verfestigen und in einem gewissen Maß erhärten läßt, so daß Spuren-Substanzen nicht entweichen und sich aus dem injizierten Bereich heraus ausbreiten. Es wurden verschiedene Untersuchungen ausgeführt, um diese Ziele zu erreichen; das Ergebnis ist die in den Ansprüchen definierte Zusammensetzung. Demzufolge besteht ein weiterer Vorteil des Verfahrens in einem höheren Maß struktureller Verläßlichkeit und öffentlicher Sicherheit.
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Die Fig. 2 zeigt das Grundprinzip der Bodenverbesserung gemäß einem herkömmlichen Verfahren, das auf der Impulsinjektion eines Injektionsmaterials auf Zementbasis allein beruht, um eine tiefe Pfahlstruktur 14 zu erzeugen. Da mit diesem Verfahren innerhalb der weichen oberen Schicht 13 keine Bodenverbesserung möglich ist, und folglich auch keine strukturelle Unterstützung von dieser Schicht verfügbar ist, besteht der endgültige Effekt darin, daß ein Gebäude auf einer Anzahl von verhältnismäßig schlanken unverstärkten und in gutem Abstand zueinander stehenden Pfählen oder Säulen 15 steht; die Existenz des tiefen seitlichen Systems 16 trägt nicht nennenswert zur Einheitlichkeit der Struktur bei.
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Ganz im Gegensatz hierzu erzeugt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die injizierte Zusammensetzung 12 selbst nicht nur ein sich flach ausbreitendes verfestigtes System 10, sondern es ist auch die umgebende weiche Bodenschicht 13 verdichtet, so daß ein nennenswertes Untergrund-"Floß" für Bauzwecke erzeugt wird. Es ist klar, daß sogar dann, wenn das System 14, 15 in der Fig. 2 sich in einem hohen Maß erhärtet, und sich mehr als die volle Tiefe H&min; der weichen Bodenschicht erstreckt, während das System 10 der Fig. 1 nur in einem geringen Maß erhärtet und sich nur in die flache Tiefe H erstreckt, die strukturelle Stabilität bei der Fig. 1 viel größer ist, da das System in geringer bzw. flacher Tiefe ausgebreitet ist und der umgebende Boden verdichtet ist.
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Die Erfindung wird mit einem Verfahren und einer Vorrichtung ausgeführt, die bereits vom Erfinder entwickelt wurden und in mehreren Ländern patentiert sind (US-PS 43 09 129; CA-PS 10 96 646; und GB-PS 16 01 308).
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Das Arbeitsprinzip des Bauverfahrens wird nun mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 erläutert.
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Die erfindungsgemäße Masse wird mittels einer Pumpe 1 und einer Leitung aus einem Reservoir injiziert, das auf der Erdoberfläche angebracht ist. Dabei kann der Injektionsdruck P (kg/cm2) durch die folgende Formel angegeben werden:
P = (A × M) + D
wobei A die Dichte der injizierten Masse in kg/cm2 ist, M die Höhe der Flüssigkeitssäule in cm und D der Auslaßdruck der Pumpe in kg/cm2.
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Unter der Annahme, daß der Boden die Festigkeit g(t/m2), aufweist, kann der Boden zur Ermöglichung der Injektion der Masse zerstört werden, wenn P > Q ist. Der Gleichgewichtszustand P = Q wird erreicht, wenn der Boden ausreichend verfestigt worden ist und die injizierte Masse beginnt gegen den Pumpendruck zum Reservoir zurückgedrückt zu werden. Wenn ein derartiger Zustand erreicht worden ist, kann der Pumpvorgang sicher unterbrochen werden, da ein derartiger Zustand gewöhnlich eine Anzeige ist, daß der Boden in zufriedenstellender Weise verfestigt worden ist.
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In der Fig. 4a wurde begonnen, die Injektionsmasse in die Bodenformation einzupumpen (P > Q). Die Fig. 4b zeigt den Gleichgewichtszustand P = Q und die Fig. 4c zeigt den Zustand P < Q. In den Fig. 4a bis 4c bezeichnet R eine verzweigte Wandstruktur, die nach Erhärtung der injizierten Masse gebildet worden ist.
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Wenn der Injektionsdruck für die Masse am Anfang auf einen Wert eingestellt worden ist, der größer ist als die lokale Bodenfestigkeit, kann die Beziehung P > Q aufrechterhalten werden und die Injektion kann nachfolgend weitergeführt werden.
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Mit dem vorstehend erläuterten Gerät und dem Verfahren wurden Versuche ausgeführt, deren Ergebnisse in der folgenden Tabelle zusammengefaßt sind. Tabelle &udf53;vu10&udf54;&udf53;vz10&udf54;