DE3408558A1

DE3408558A1 - Vorrichtung zum einbringen von injektionsmasse in unter der erdoberflaeche oder der oberflaeche eines bauwerkes befindliche injektionszonen

Info

Publication number: DE3408558A1
Application number: DE19843408558
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: PHILIPP HOLZMANN AG 6000 FRANKFURT; Philipp Holzmann AG
Current assignee: Philipp Holzmann AG
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1985-09-19
Also published as: DE3408558C2; AT387609B; ATA299384A

Description

Vorrichtung zum Einbringen von Iniektionsmasse in unter
der Erdoberfläche oder der Oberfläche eines Bauwerkes befindliche In jektionszonen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Injektionsmasse in mindestens eine unter der Erdoberfläche oder der Oberfläche eines Bauwerkes befindliche Injektionszone, bestehend aus einer in einem von der jeweiligen Oberfläche ausgehenden und bis zu der mindestens einen Injektionszone reichenden Kanal affqeordneten, zur unter Druck erfolgenden Zufuhr der Injektionsmasse dienenden Injektionsleitung, an deren - in Bezug auf die Zufuhrrichtung der Injektionsmasse - vordere Ende ein aus einem am vorderen Ende verschlossenen Injektionsrohr bestehender, mit Austrittsöffnungen für die Injektionsmasse versehener Packer angeschlossen ist, der an seinen beiden Enden den das Injektionsrohr umgebenden Ringraum abdichtende, gegen die Wandung des Kanals anliegende Dichtungen aufweist.
Eine derartige Vorrichtung zum Einbringen von Injektionsmasse ist für Bodenverfestigungen durch die DE-OS 32 13 041 bekannt. Die an den Enden des Injektionsrohres angeordneten Ring-Dichtungen sollen den Kanal frei von Injektionsmasse halten. Es kann indessen z.B. infolge zu hoher Preßdrücke für die Zufuhr der Injektionsmasse oder infolge Verschleiß oder Beschädigung zu einem Versagen der Dichtungen kommen, so daß bei einem Versagen der vorderen Dichtung Injektionsmasse in den Kanal austreten kann, was zur Folge hat, daß der ordnungsgemäße Injektionsablauf gestört wird und ein gewünschtes, zu einem späteren Zeitpunkt erfolgendes Nachverpressen bzw. Nachinjizieren nicht mehr möglich ist.
Die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst in Ausräumung der vorgenannten Nachteile die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der verhindert ist, daß bei einem Versagen der Dichtung des den Packer bildenden Injektionsrohres Injektionsmasse in den Kanal gelangen kann.
ftDie durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß nunmehr bei einem Versagen der vorderen Packerdichtung der vorgeschaltete Dichtkörper die Dichtwirkung übernimmt und die durch die defekte Dichtung hindurchgetretene Injektionsmasse beim Aufwärtsbewegen des Packers mit nach oben und aus dem Kanal heraus transportiert. Somit wird der Kanal sauber gehalten, so daß einer späteren Nachverpressung nichts im Wege steht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachstehend erläutert.
rIn der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 die in einer mit einem Führungsrohr ausgekleideten, einen Kanal bildenden Bohrung angeordnete Injizier-Vorrichtung, wobei sich der Packer mit dem Dichtkörper im Stadium während des Absenkens oder unmittelbar nach dem Absenken und vor dem Aufwärtsbewegen befindet, im Schnitt, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1, wobei sich der Packer im Stadium während des Aufwärtsbewegens oder unmittelbar nach einer Aufwärtsbewegung und der Dichtkörper sich im Zustand eines vom Packer nachgezogenen Schleppgliedes befinden, im Schnitt, Fig. 3 den Dichtkörper in Ansicht und Fig. 4 das hintere, d.h. das obere Ende des Führungsrohres mit aufgesetztem Verlängerungsrohr im Schnitt.
Die Vorrichtung zum Einbringen von Injektionsmasse in mindestens eine unter Tage, d.h. unter der Erdoberfläche oder der Bauwerksoberfläche 15 befindliche Injektionszone 16 besteht aus einer Injektionsleitung 13, die in einem von der jeweiligen Oberfläche 15 oder von über Tage ausgehenden, bis zu der mindestens einen Injektionszone 16 reichenden Kanal 7' angeordnet ist. Die Injektionsleitung 13 dient zur von über Tage her unter Druck erfolgenden Zufuhr der Injektionsmasse zu der mindestens einen Injektionszone 16. Hierfür ist die Injektionsleitung 13 in nicht dargestellter Weise an ihrem von über Tage zugänglichen Ende mit einer Injektionspumpe, z.B.
einer Zwei-Komponentenpumpe versehen. Die Injektionsmasse kann ein Verfestigungsmittel, ein Dichtungsmittel, z.B. Zementlein bzw. -schlempe, Tongel oder -suspension, Kunstharz od.dgl. sein. Die mindestens eine Injektionszone kann z.B. durch bestimmte Lockergesteinsbereiche, durch Bodenbereiche unter Bauwerken, durch in z.B.
Schlitzwandlamellen aufweisenden Bauwerken befindliche Fugen, Risse oder andere Leckstellen od.dgl. gebildet sein; dabei kann es sich um unterirdische Bauwerke,z.B.
Garagen, U-Bahnanlagen oder um oberirdische Bauwerke,z.B.
Wasserbecken handeln.
An dem - in Bezug auf die Zufuhrrichtung der Injektionsmasse - vorderen Ende der Injektionsleitung 13 istWein aus einem am vorderen Ende verschlossenen Injektionsrohr 14 bestehender Packer 1o angeschlossen, der an seinen beiden Enden den das Injektionsrohr 14 umgebenden Ringraum 18 abdichtende, gegen die Wandung des Kanals 7' anliegende äußere Dichtungen 11 aufweist, die jeweils durch ein oder mehrere z.B. napfartige Dichtringe gebildet sein können.
Am vorderen Ende des Packers 10 ist außerhalb des abgedichteten Ringraumes 18 ein besonderer gegen die Wandung des Kanals 7' anliegender, durch die am vorderen Ende des Packers 1o angeordnete Dichtung 11 ungewollt bzw.
im Falle eines Versagens der letzteren hindurchgetretenes Injektionsmaterial abfangender Dichtkörper 12 befestigt.
Zur Bildung eines eine größere Menge an durch die am vorderen Ende des Packers 1o angeordnete Dichtung 11 hindurchgetretenem Inj ektionsmaterial aufnehmenden genügend großen Freiraumes 6 zwischen Packer 1o und Dichtkörper 12 ist der Dichtkörper 12 durch ein beim Aufwärtsbewegen des Packers 1o mit Abstand von letzterem nachgezogenes Schleppglied gebildet. Hierfür ist der Dichtkörper 12 durch ein ausziehbares Zugglied 3 mit dem Packer 1o verbunden. Das Zugglied 3 kann teleskopartig oder wie dargestellt durch ein flexibles Element, nämlich eine Schnur, eine Kette, einen Draht od.dgl.
gebildet sein.
Zur Schaffung eines Minimalfreiraumes 6a während des Herabbewegens des Packers 1o ist am vorderen Ende des Packers 1o ein gegen den Dichtkörper 12 bis zum Aufwärtsbewegen des Packers anliegender Abstandhalter 4 vorgesehen. Um eine Führung des Dichtkörpers 12 während des Herabbewegens sicherzustellen, ist der Abstandhalter 4 zur Aufnahme eines Axialfortsatzes 19 des Dichtkörpers 12 rohrförmig ausgebildet. Dabei ist auch das Zugglied 3 in dem rohrförmig ausgebildeten Abstandhalter 4 aufnehmbar.
Der Dichtkörper 12 besitzt einen gegen die Wandung des Kanals 7' anliegenden Dichtring 1 mit im wesentlichen konstantem Durchmesser sowie einen sowohl gegen die Wandung des Kanals 7' als auch gegen die Innenwandung eines an das hintere Ende des Kanals 7' angeschlossenen, einen größeren Innendurchmesser als der Kanal 7' besitzenden Verlängerungsrohres 9 anliegenden Dichtring 2 mit veränderlichem Durchmesser. Dabei ist die weitere Ausbildung derart, daß der einen veränderlichen Durchmesser aufweisende Dichtring 2 kompressibel istund beim Durchgang durch das Verlängerungsrohr 9 im nicht komprimierten Zustand gegen die Innenwandung des Verlängerungsrohres 9 sowie beim Durchgang durch den Kanal 7' im komprimierten Zustand gegen die Wandung des Kanals 7' anliegt. Damit wird auch bei Verwendung von Rohren, die einen größeren Innendurchmesser haben als der Kanal 7' und bei denen die Packerdichtungen 11 nicht mehr anliegen, durch den Dichtkörper 12 ein Austreten von Injektionsmasse in den Kanal 7' verhindert, vgl. das Verlängerungsrohr 9 in Fig. 4. Der einen veränderlichen Durchmesser aufweisende Dichtring 2 befindet sich vor dem einen konstanten Durchmesser aufweisenden Dichtring 1.
Ferner besitzt der Dichtring 2 eine größere Länge und damit ein größeres Volumen als der Dichtring 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das Verlängerungsrohr 9 gebogen ausgeführt und hierzu mit einer geringen Krümmung nach links versehen. Auch der Kanal 7' könnte gebogen ausgeführt sein. Die Krümmung und lichte Weite der gebogenen Rohr- bzw. Kanalabschnitte sind derart bemessen, daß diese gebogenen Abschnitte vom Packer 1o ohne Verklemmungen durchfahren werden können.
++/ aufgeblähten, d.h.
Desweiteren ist zur Vermeidung solcher Verklemmungen der rohrförmige Abstandhalter 4 mittels einer Gelenkverbindung 5 mit dem Packer 1o verbunden sowie die Injektionsleitung 13 flexibel, z.B. als Hochdruckschlauch ausgeführt. Aus dem gleichen Grund kann das Injektionsrohr 14 flexibel ausgebildet sein und/oder das Injektionsrohr 14 besitzt wie dargestellt ein eine quer zur Längsachse des Injektionsrohres verlaufende Schwenkachse 20 aufweisendes Gelenk 21. Ebenso aus dem gleichen Grund ist das Zugglied 3 flexibel bzw. biegsam ausgebildet.
Wie dargestellt ist der Kanal 7' durch eine in das Erdreich oder das Bauwerk geführte Bohrung gebildet, die mit einem Führungsrohr 7 ausgekleidet ist. Es ist auch möglich, daß der Kanal 7' ähnlich wie bei der DE-OS 32 18 516 als in einem Bauwerk angeordnetes Führungsrohr ausgebildet ist. Das Führungsrohr 7 beginnt zweckmäßig oberhalb der Erdoberfläche oder Bauwerksoberfläche 15.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß das Führungsrohr 7 in seiner Wandung im Bereich der Injektionszonen 16 vorgesehene Verpreßventile 8 für den Durchtritt der dem Führungsrohr 7 mittels des Packers 10 zugeführten Injektionsmasse aufweist. Dabei ist das einen größeren Innendurchmesser als das Führungsrohr 7 aufweisende Verlängerungsrohr 9 auf das hintere Ende des Führungsrohres aufgesetzt. Damit ein einwandfreier Ubertritt des Dichtkörpers 12 und des Packers 1o von dem einen grösseren Innendurchmesser aufweisenden Verlängerungsrohr 9 in das Führungsrohr 7 sichergestellt ist, ist der Übergang 22 der Innenwandungen des Verlängerungsrohres 9 und des Führungsrohres 7 nach Art eines Trichters konusförmig ausgebildet.
/1o Beim Verpreß- oder Injiziervorgang wird der Packer zunächst von oben bis an das Ende des Führungsrohres 7 eingeführt. Der Dichtkörper 12 wird dabei durch den Abstandhalter 4 vor dem Packer 1o hergeschoben. Durch allmähliches Ziehen des Packers 10 werden nun die Verpreßventile 8 nacheinander angefahren und über den Packer verpreßt. Das ausziehbare Zugglied 3 dehnt sich dabei auf seine volle Länge aus. Hierdurch entsteht der Freiraum 6 zwischen dem Ende des Packers 1o und dem Dichtkörper 12.
Wenn nun die dem Dichtkörper 12 zugewandte Packerdichtung 11 versagt, tritt Injektionsmasse in den Freiraum 6 aus.
Ein weiteres Eindringen in das Führungsrohr 7 wird durch den Dichtkörper 12 verhindert. Das Volumen des Freiraumes 6 ist durch eine ausreichende Länge des Zuggliedes 3 so groß, daß eine größere Menge von Injektionsmasse in den Freiraum austreten kann, bevor sich ein Überdruck aufbaut. Das Versagen der Packerdichtung 11 kann somit rechtzeitig am Druckabfall der Injektionspumpe erkannt werden, und es ist eine Unterbrechung des Verpreßvorganges und ein Austauschen der defekten Packerdichtung möglich.
Auch Injektionsmasse, die noch kurz nach dem Vorbeifahren des Packers lo aus den Verpreßventilen 8 nach innen dringen kann, läuft nicht nach unten in das Führungsrohr 7, sondern in den Freiraum 6 und wird vom Dichtkörper 12 aufgefangen.
Es hat sich gezeigt, daß insbesondere dann ein rascher und deutlich erkennbarer Druckabfall der Injektionspumpe beim Versagen der Packerdichtung 11 eintritt, wenn die Verpreßventile 8 als Rückschlagventile ausgebildet sind und wie dargestellt in der Wandung des Führungsrohres 7 angeordnete Austrittsöffnungen 23 für die Injektionsmasse aufweisen, wobei im Bereich der Austrittsöffnungen 23 eine das Führungsrohr 7 unter Anlage umgebende elastische Bandage 24 vorgesehen ist.
Dabei sind die elastischen Bandagen 24 je aus einer inneren Massivgummimanschette 25 und einer auf diese aufgeklebten äußeren Moosgummimanschette 26 größerer Wandstärke geformt. Hinsichtlich der Funktion der Verpreßventile 8 ist es zweckmäßig, wenn wie dargestellt die äußere Moosgummimanschette 26 an beiden Enden über die innere Gummimanschette 25 vorsteht.

Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zum Einbringen von Injektionsmasse in mindestens Erdoberfläche eines eine unter der Erdoberfläche oder der Oberfläche eines Bauwerkes befindliche Injektionszone (16), bestehend aus einer in einem von der Erdoberfläche oder der Bauwerksoberfläche (15) ausgehenden und bis zu der mindestens einen Injektionszone (16) reichenden Kanal (7') angeordneten, zur unter Druck erfolgenden Zufuhr der Injektionsmasse dienenden Injektionsleitung (13), an deren - in Bezug auf die Zufuhrrichtung der Injektionsmasse -vorderen Ende ein aus einem am vorderen Ende verschlossenen Injektionsrohr (14) bestehender, mit Austrittsöffnungen (17) für die Injektionsmasse versehener Packer (1o) angeschlossen ist, der an seinen beiden Enden den das Injektionsrohr (14) umgebenden Ringraum (18) abdichtende, gegen die Wandung des Kanals (7') anliegende Dichtungen (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des Packers (1o) außerhalb des abgedichteten Ringraumes (18) ein besonderer gegen die Wandung des Kanals (7') anliegender, durch die am vorderen Ende des Packers angeordnete Dichtung (11) hindurchgetretenes Injektionsmaterial abfangender Dichtkörper (12) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (12) zur Bildung eines durch de am vorderen Ende des Packers (1o) angeordnete Dichtung (11) hindurchgetretenes Injektionsmaterial aufnehmenden Freiraumes (6) durch ein beim Aufwärtsbewegen des Packers (1o) mit Abstand von letzterem nachgezogenes Schleppglied gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (12) durch ein ausziehbares Zugglied (3) mit dem Packer (1O) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des Packers (1o) ein gegen den Dichtkörper (12) bis zum Aufwärtsbewegen des Packers anlieg-ender Abstandhalter (4) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (4) zur Aufnahme eines Axialfortsatzes (19) des Dichtkörpers (12) rohrförmig ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Zugglied (3) in dem rohrförmig ausgebildeten Abstandhalter (4) aufnehmbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (12) einen gegen die Wandung des Kanals (7') anliegenden Dichtring (1) mit im wesentlichen konstantem Durchmesser aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (12) einen sowohl gegen die Wandung des Kanals (7') als auch gegen die Innenwandung eines an das hintere Ende des Kanals (7') angeschlossenen, einen größeren Innendurchmesser als der kanal (7') besitzenden Verlängerungsrohres (9) anliegenden Dichtring (2) mit veränderlichem Durchmesser aufweist.
9 Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der einen veränderlichen Durchmesser aufweisende Dichtring (2) kompressibel ist und beim Durchgang durch das Verlängerungsrohr (9) im nicht komprimierten Zustand gegen die Innenwandung des Verlängerungsrohres (9) sowie beim Durchgang durch den Kanal (7') im komprimierten Zustand gegen die Wandung des Kanals (7') anliegt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einen veränderlichen Durchmesser aufreisende Dichtring (2) vor dem einen konstanten Durchmesser aufweisenden Dichtring (1) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsrohr (9) und/oder der Kanal (7') gebogen ausgeführt sind, wobei der rohrförmige Abstandhalter (4) mittels einer Gelenkverbindung (5) mit dem Packer (1o) verbunden sowie die Lnjektionsleitung (13) flexibel ausgeführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsrohr (14) des Packers (10) flexibel ausgebildet ist.
13 Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektionsrohr (14) des Packers (10) ein eine quer zur Längsachse des Injektionsrohres verlaufende Schwenkachse (20) aufweisendes Gelenk (21) besitzt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7') durch eine Bohrung gebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7') als in einem Bauwerk angeordnetes Führungsrohr ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kanal (7') bildende Bohrung mit einem Führungsrohr (7) verkleidet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (7) in seiner Wandung im Bereich der Injektionszonen (16) vorgesehene Verpreßventile (8) für den Durchtritt der dem Führungsrohr (7) mittels des Packers (10) zugeführten Injektionsmasse aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das einen größeren Innendurchmesser als das Führungsrohr (7) aufweisende Verlängerungsrohr (9) auf das hintere Ende des Führungsrohres aufgesetzt ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (22) der Innenwandungen des Verlängerungsrohres (9) und des Führungsrohres (7) konusartig ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpreßventile (8) als Rückschlagventile ausgebildet sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpreßventile (8) in der Wandung des Führungsrohres (7) angeordnete Austrittsöffnungen (23) für die Injektionsmasse aufweisen, wobei im Bereich der Austrittsöffnungen (23) eine das Führungsrohr (7) unter Anlage umgebende elastische Bandage (24) vorgesehen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Bandage (24) je aus einer inneren Gummimanschette (25) und einer auf diese aufgeklebten äußeren Moosgummimanschette (26) größerer Wandstärke geformt sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Moosgummimanschette (26) an beiden Enden über die innere Gummimanschette (25) vorsteht.