DE3307619A1 - Injektionsverfahren zur bodenverbesserung im lockergestein durch injizieren einer schnell erhaertenden injektionsmasse in wasserundurchlaessigen oder geringfuegig wasserdurchlaessigen, d.h. in bindigen boeden - Google Patents
Injektionsverfahren zur bodenverbesserung im lockergestein durch injizieren einer schnell erhaertenden injektionsmasse in wasserundurchlaessigen oder geringfuegig wasserdurchlaessigen, d.h. in bindigen boedenInfo
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Description
Injektionsverfahren zur Bodenverbesserung im
Lockergestein durch Injizieren einer schnell erhärtenden Injektionsmasse in wasserundurchlässigen
oder geringfügig wasserdurchlässigen, d.h. in bindigen Böden
Die Erfindung betrifft ein Injektionsverfahren zur
Bodenverbesserung im Lockergestein durch Injizieren einer schnell erhärtenden Injektionsmasse in wasserundurchlässigen
oder geringfügig wasserdurchlässigen d.h. in bindigen Böden.
Injektionen zur Bodenverbesserung lassen sich bis- f
her nur in wasserdurchlässigen Lockergesteinen mit Erfolg durchführen. Die Wirkung der Injektions- '
massen kommt dabei durch erhärtende Porenfüllung zustande. In wasserundurchlässigen, geringfügig
wasserdurchlässigen, d.h. in bindigen Böden versagen die bekannten Injektionsverfahren, weil auch
niedrigviskos eingestellte Einpreßmittel den zu verbessernden Behandlungsbereich nicht weit genug
zu durchdringen vermögen und damit keinen homogen tragfähigen Baugrund herstellen können.
Es sind mehrere Verfahren zum Injizieren von fließfähigen Bindemitteln bekannt, mit deren Hilfe sich
Zementsteinkörper im anstehenden Boden herstellen lassen. Voraussetzung für den Erfolg dieser Verfahren
ist jedoch stets, daß der Boden wasserdurchlässig ist.
In der OS 29 35 126 wird ein Verfahren zum Injizieren von Mörtelschlamm in den Erdboden vorgeschlagen,
wobei eine kombinierte Bohr- und Injektionsstange verwendet wird, die" eine Mehrzahl von Kanälen auf—
weist, an deren unterem Ende sich eine Injektionsdüse
und eine Stopfbüchsenpackung befindet, die aufgebläht wird, wenn ein Strömungsmittel-Druck
angewendet wird, während sie sich zurückbildet, wenn dieser Druck weggenommen wird.
Das Verfahren hat selbst beim Einsatz in wasserdurchlässigen Böden zum einen den Nachteil, daß
Bohren und Injizieren abwechselnd betrieben werden, so daß sich die Düsen mit dem erhärtenden Mörtelschlamm
zusetzen und daß sich zum anderen kein konstanter Strahldruck wegen des von der Stopfbüchsenpackung
abhängigen Druckes aufrechterhalten läßt. Eine Erhöhung des Injektionsdruckes wäre
aber zum Aufreißen des Bodengefüges von wasserundurchlässigen Böden unerläßlich. Das bekannte Verfahren
hat sich aus den genannten Gründen nur in Sonderfällen, z.B. bei wasserdurchlässigen Böden
und bei stetiger Kontrolle und Reinigung der Strah: düsen bewährt.
Ein weiterer Vorschlag zum Injizieren eines Gemisches aus Zement und hydraulischem Gips ist aus
der OS 2622 086 bekannt. Das dort vorgeschlagene Verfahren dient der Stabilisierung eines organisch·
Substanzen enthaltenden Bodens und betrifft nicht den gattungsgemäßen Stand der Technik.
Aus der englischen Patentschrift 1257 569 ist ein Vorschlag zur Abdichtung eines Bodens gegen Grundwasser mittels einer durch Injizieren vom Zementbrühe
in zuvor freigesprengte Bodenspalten hergestellten Dichtungswand bekannt. Auch dieses Verfahren
eignet sich nicht zur Herstellung oder Wiederherstellung eines tragfähigen Baugrundes
und betrifft nicht den gattungsgemäßen Stand der Technik.
Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik nach der OS 29 35 126 ist es daher die
Aufgabe der Erfindung, die Nachteile bekannter Injektionsverfahren zu vermeiden und eine Lösung
zu finden, die es gestattet, eine nicht ausreichende bzw. verlorengegangene Tragfähigkeit
eines Baugrundes großflächig an gezielter Stelle und in einem vorgegebenen vertikalen und horizontalen
Erstreckungsbereich herzustellen bzw. wiederherzustellen.
Diese Aufgabe soll mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur in wasserdurchlässigen Böden,
sondern auch in geringfügig wasserdurchlässigen und sogar in wasserundurchlässigen, d.h. bindigen
Böden lösbar sein.
Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 der Erfindung mit einer Kombination von Merkmalen dadurch gelöst,
daß
a) in den zu behandelnden Boden Bohrlöcher gebohrt sind, in welche Zwillingsventilrohre mit Rückflußventilen,
die mit Schutzmanschetten gegen Rückfluß geschützt sind, gleitend eingesteckt sind,
b) das verbleibende Bohrlochvolumen zwischen den Zwillingsventilrohren und der Bodenwandung mit
einem Sperrmittel oder feststoffschaumbildenden Dichtungsmittel ausgefüllt ist,
c) im Inneren der Zwillingsventilrohre je eine Injektionsleitung gleitend eingesteckt ist, die
mit einem Doppelpacker fest und lösbar verbunden und in beliebiger Tiefe festsetzbar ist,
d) die aus den Ausströmöffnungen der Doppelpacker
ausströmende, unter dem Druck von Injektionspumpen stehenden Injektionsflüssigkeiten von
gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung ausgebildet sind,
e) die Injektionsflüssigkeit beispielsweise über
die eine Injektionsleitung, den einen Doppelpacker, aus dessen Ausströmöffnung und durch
das ihr anliegende Rückflußventil in das Dichtungsmittel und die andere Injektionsflüssigkeit über die andere Injektionsleitung,
den anderen Doppelpacker, aus dessen Ausströmöffnung" und durch das ihr anliegende Rückflußventil
ebenfalls in das Dichtungsmittel eingepreßt wird,
f) sich die beiden Injektionsflüssigkeiten im Zeit
punkt des Ausströmens aus den Rückflußventilen zwangsweise intensiv vermischen und momentan
Feststoffkörper bilden,
g) die auf solche Weise hergestellten Feststoffkörper geschoßartig das Dichtungsmittel durchbrechen,
den anstehenden Boden an gezielter Stelle und in vorgegebener Höhe und Eindringtiefe
aufbrechen, verdrängen, verdichten und durch Blähvorgang nachverdichten.
h) den Injektionsflüssigkeiten, in der Regel
Zementsuspension, ein Treibmittel, beispielsweise Aluminiumpulver, beigemischt ist, das
durch Füllstoffzusätze wasserarm eingestellt
ist,
i) zur Beschleunigung des Abbindevorgangs im Anschluß bzw. gleichzeitig mit dem Injizieren
COPY J
der Injektionsflüssigkeiten eine weitere
Flüssigkeit als Erhärtungsauslöser verpreßt wird, die aus Wasserglas und einem maskierten
Schaumbildner besteht,
k) dem Erhärtungsauslöser aus Wasserglas zusätzlich Aluminiumpulver oder Polyurethankomponenten
zugemischt sind,
1) nach Abschluß der Erhärtung der injizierten Flüssigkeiten ein fester, mit feinen Poren
durchsetzter, schaumartiger und belastbarer • Verfestigungskörper entstanden ist, dessen
Porenvolumen das überschüssige Wasser aufnimmt.
Einer der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren
besteht darin, daß es in der Lage ist, sich an die unterschiedlichen Eigenschaften des
Bodens wie Wasserdurchlässigkeit und Bindigkeit anzupassen. Dies erfolgt gemäß Anspruch 2 erfindungsgemäß
durch Anhebung oder Senkung des Druckes der Injektionspumpen.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der zeiphnerischen Darstellung näher erläutert.
"DieViFig. zeigt einen Längsschnitt der zur
Durchführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtung .
In den zu behandelnden Boden 1 sind Bohrlöcher gebohrt, worin Zwillingsventilrohre 3, 4 mit
Rückflußventilen 3a, 4a gleitend eingesteckt sind, die mit Schutzmanschetten 3b, 4b gegen Rückfluß
geschützt sind. Das verbleibende Bohrlochvolumen
COPY [
zwischen den Zwillingsventilrohren 3, 4 und der Bodenwandung la ist mit einem Sperrmittel oder
einem Dichtungsmittel 5a ausgefüllt. Im Inneren der Zwillingsventilrohre 3, 4 ist je eine
Injektionsleitung 6, 7 gleitend eingesteckt, die mit je einem Doppelpacker 8, 9 fest verbunden
ist, der in beliebiger Tiefe des Bohrloches 2 festgesetzt werden kann.
Die unter dem Druck von Injektionspumpen stehenden Injektionsflüssigkeiten 10, 11 von gleicher oder
unterschiedlicher Zusammensetzung werden auf dem Weg über die Injektionsleitungen 6, 7, die in der
gewählten Stellung festgesetzten Doppelpacker 8, 9, aus deren Ausströmöffnungen 8a, 9a und durch die
diesen Öffnungen anliegenden Rückflußventile 3a, 4a mit hoher Geschwindigkeit in das Bohrlochvolumen
5 ausgestoßen.
Im Zeitpunkt des Ausströmens der Injektionsflüssigkeiten
10, 11 aus den Rückflußventilen 3a, 4a
bilden sich durch intensive Vermischung momentan Feststoffkörper 12. Diese durchbrechen das
Dichtungsmittel 5a und brechen die anstehende Bodenwand la an gezielter Stelle auf. Durch diesen
Vorgang wird der anstehende Boden verdrängt, verdichtet und durch den anschließenden Blähvorgang
nachverdichtet.
Der Blähvorgang wird durch Zugabe eines Treibmittels 13, beispielsweise von Aluminiumpulver 14,
das durch Füllstoffzusätze 15 wasserarm eingestellt ist, zu den Injektionsflüssigkeiten 10, 11 bewirkt.
Zur Beschleunigung des Abbindevorganges wird den Injektionsflüssigkeiten 10, 11, in der Regel
Zementsuspensionen, eine weitere Flüssigkeit als Erhärtungsauslöser 16 beigemischt und verpreßt.
Der Erhärtungsauslöser 16 besteht in der Regel aus Wasserglas 17 und einem maskierten Schaumbildner
18, den) zusätzlich Aluminiumpulver 14 oder Polyurethankomponenten 19 zugemischt sind*
Nach Abschluß der Erhärtung der injizierten Flüssigkeiten 10, 11, 16 entsteht im Boden 1
ein nach Höhe und Eindringtiefe vorgegebener fester, mit feinen Poren durchsetzter, schaumartiger
und belastbarer Verfestigungskörper 20, dessen Porenvolumen das überschüssige Wasser
aufnimmt.
Claims (2)
1) nach Abschluß der Erhärtung der injizierten Flüssigkeiten (10, 11, 16) ein fester, mit
feinen Poren durchsetzter, schaumartiger und belastbarer Verfestigungskörper (20) entstanden
ist, dessen Porenvolumen das überschüssige Wasser aufnimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Injektionsvorganges an die
unterschiedlichen Eigenschaften.wie Wasserdurchlässigkeit
und Bindigkeit^ durch Anhebung oder Senkung des Druckes der Injektionspumpen erfolgt.
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