DE3712151C2

DE3712151C2 -

Info

Publication number: DE3712151C2
Application number: DE19873712151
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. 7602 Oberkirch De Maciejowski; Paolo 7592 Renchen De Amato
Original assignee: Gkn Keller 6050 Offenbach De GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1989-04-13
Also published as: DE3712151A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontrollierten Herstellung von injizierten Verfestigungskörpern in stark durchlässigen Böden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for controlled Production of injected solidification bodies in strong permeable floors according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Verfahren dieser Art (siehe beispielsweise Arti kel Hochdruckinjektion" aus dem Prospekt "Der Bohrpunkt" der Firma Bauer Spezialtiefbau) lassen sich je nach der Art der verwendeten Schneidflüssigkeit zwei Verfahrenstypen unterscheiden. Bei dem einen Verfahrenstyp wird ein Einfachgestänge benutzt. Hierbei wird mit einer Hochdruck pumpe die Zementsuspension selbst mit so hohem Druck ver pumpt, daß sie gleichzeitig zum Aufschneiden der Boden struktur und zur Herstellung des Verfestigungskörpers dient.In known methods of this type (see for example Arti kel high pressure injection "from the brochure" The drilling point " from Bauer Spezialtiefbau), depending on the type the cutting fluid used two types of processes differentiate. In one type of procedure, a Single linkage used. This is done with a high pressure pump the cement suspension even with such high pressure pumps that they are simultaneously cutting open the ground structure and for the production of the solidification body serves.

Demgegenüber wird bei dem anderen Verfahrenstyp ein Zwei fachgestänge benutzt, durch welches Luft und Suspension bei getrennter Heranführung gleichzeitig zum Einsatz gelangen. Dabei wird mit einem luftummantelten Suspensionsstrahl die Bodenstruktur aufgelöst, der zerspülte Boden mit der Sus pension vermischt und zum Teil zutage gefördert.In contrast, the other type of procedure becomes a two used rack, through which air and suspension separate introduction can be used simultaneously. The air jet is coated with a suspension jet Soil structure dissolved, the washed up floor with the Sus pension mixed and partially brought to light.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß bei stark durchläs sigen Böden, z. B. bei Mittelkies, Grobkies ohne Sandanteile oder bei Geröllen, totale Spülverluste auftreten, d. h. daß sich große Suspensionsverluste durch Abfließen in die po rösen Bodenschichten ergeben. Dies hat u. a. auch zur Folge, daß die Stützwirkung der Bohrspülung verlorengeht und der Bohrlochringraum zusammenbricht. Unter diesen Bedingungen ist dann eine kontrollierte Herstellung von Verfestigungs körpern nicht mehr möglich.In practice, it has now been shown that at high pass sigen soils, e.g. B. middle gravel, coarse gravel without sand or with rubble, total flushing losses occur, d. H. that large suspension losses through flowing into the po red layers of soil. This has u. a. also result that the support effect of the drilling fluid is lost and the Well annulus collapses. Under these conditions is then a controlled production of consolidation bodies no longer possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfah ren der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß ein Abfließen der Suspension verhindert wird und damit eine durchgehende, homogene Verfestigung der Böden erreicht wer den kann. The invention is therefore based on the object, the method ren of the generic type in such a way that a Drainage of the suspension is prevented and thus a continuous, homogeneous consolidation of the soil that can.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung hiervon ist in Anspruch 2 angegeben.This object is achieved in the method according to the invention with those specified in the characterizing part of claim 1 Features resolved. An advantageous embodiment of this is specified in claim 2.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei der Anwendung des beschriebenen Bodenverfestigungsverfahrens in stark durchlässigen Böden eine Wasserglaszugabe in Verbindung mit Luftzugabe vorzusehen. Wasserglas (Alkalisilikat) bzw. des sen viskose wäßrige Lösung reagiert je nach Konzentration der Zugabe mit dem Zement der Suspension und führt somit zu einer Erhöhung der Viskosität der Mischung.The idea of the invention is based on the application of the soil consolidation method described in strong permeable floors with water glass in combination with Air supply to be provided. Water glass (alkali silicate) or des Its viscous aqueous solution reacts depending on the concentration the addition with the cement of the suspension and thus leads to an increase in the viscosity of the mixture.

Es ist zwar zum Verfestigen von Böden, insbesondere zum Zweck der Herstellung von Straßen und Rollbahnen, bereits bekannt (DE-OS 36 04 108), die oberste Schicht des zu ver festigenden Bodens innig mit einer fertigen Mischung aus Zementsuspension und Wasserglas zu vermischen. Dieses Ver fahren ist jedoch für die Anwendung von Tiefgründungen zur Erhöhung der Festigkeit nicht geeignet, da die verwendete Mischung nicht an die tiefen Bodenverhältnisse angepaßt werden kann und auf dem langen Transportweg bis zur Aus trittstelle im tiefen Boden die Pumpfähigkeit der fertigen Mischung nicht gewährleistet bleibt.Although it is used to consolidate soils, especially for Purpose of making roads and taxiways, already known (DE-OS 36 04 108), the top layer of the ver firming soil intimately with a finished mixture Mix cement suspension and water glass. This ver However, driving is for the use of deep foundations Increase in strength not suitable as the one used Mixture not adapted to the deep soil conditions can and on the long transport route to the end step in the deep soil the pumpability of the finished Mixing is not guaranteed.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die getrennt von der Suspension an die Austritts stelle erfolgende Heranführung von Wasserglas dadurch zu bewirken, daß das Wasserglas entweder drucklos lediglich von oben in den Ringraum der Bohrung oder aber über den Luftkanal der Hochdruckdüsenvorrichtung eingebracht wird, ohne daß im letztgenannten Fall gleichzeitig eine Luft zugabe vorgesehen wird. Jedoch sieht eine bevorzugte Ausge staltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß mit dem Einbringen der Suspension und der Luft in das Bohrloch gleichzeitig die Zugabe von Wasserglas erfolgt, d. h. also daß das Wasserglas und die Luft gemeinsam über die Luftdüse eingebracht werden.When using the method according to the invention, it is possible, separate from the suspension to the outlet thereby deliver the introduction of water glass cause the water glass either to be depressurized only from above into the annulus of the bore or over the Air duct of the high-pressure nozzle device is introduced, without air in the latter case at the same time addition is provided. However, a preferred outcome staltung of the method according to the invention that with the Introducing the suspension and air into the borehole water glass is added simultaneously, d. H. so that the water glass and the air together through the air nozzle be introduced.

Die Menge der Wasserglaszugabe und damit die Wasserglaskon zentration werden nach Bedarf von außen gesteuert und zwar in Abhängigkeit vom auftretenden Suspensionsverbrauch. Die Suspensionsverluste werden hierdurch stark reduziert. Gleichzeitig wird ein kontinuierlicher Austritt der Über schuß-Suspension gewährleistet und somit erst ein Arbeiten in durchlässigen Böden ermöglicht.The amount of water glass added and thus the water glass concentration are controlled externally as required depending on the suspension consumption occurring. The This greatly reduces suspension losses. At the same time, a continuous exit of the Über shot suspension guaranteed and thus only a work in permeable soils.

Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, daß die für die Reichweite des Schneidstrahles und damit für die Wirt schaftlichkeit entscheidende Wirkung der Luft weiterhin ge nutzt wird. Das eingesetzte, relativ große Luftvolumen führt zu einer sehr intensiven Verwirbelung des gleichzei tig eingebrachten Wasserglases. Hierduch wird auch in größeren Abständen von der Düse eine sehr gute Vermischung des Wasserglases mit der Zementsuspension und damit auch der gewünschte Effekt der sofortigen Erhöhung der Viskosi tät gewährleistet.A particular advantage is the fact that for the Range of the cutting beam and thus for the host The decisive effect of air still remains is used. The relatively large volume of air used leads to a very intense swirling at the same time water glass. This is also in larger distances from the nozzle very good mixing of the water glass with the cement suspension and thus also the desired effect of an immediate increase in viscosity guaranteed.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher er läutert. Diese zeigt schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehene Anordnung.An embodiment of the invention is as follows based on the single figure of the drawing he purifies. This shows schematically one for carrying out the Arrangement provided by the method according to the invention.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist zum Abteufen eines Bohrlochs auf die vorgesehene Gründungstiefe ein Düsenkopf 1 vorgesehen, der an seinem unteren Enden Öffnungen 2 zum Austritt von Bohrspülwasser aufweist. Diese Öffnungen 2 sind mit einem im Innern des Düsenkopfes 1 verlaufenden Zu fuhrrohr 3 verbunden, durch das hindurch das Bohrspülwasser und, nach Betätigen eines Ventils 18, Zementsuspension bei einem Pumpendruck bis zu 500 bar strömt. Der Düsenkopf 1 weist wenigstens eine seitliche Austrittsöffnung 4 auf, in die ein Zweigabschnitt 5 des Zufuhrrohres 3 sowie ein zwi schen dem Düsenkopfmantel 6 und dem Zufuhrrohr 3 gebildeter Ringraum 7 ausmünden. Dieser innerhalb des Düsenkopfes 1 gebildete Ringraum 7 dient als Zufuhrleitung für unter Druck stehende Luft, die von einem Kompressor 8 über eine mit einem Rückschlagventil 10 versehene Luftleitung 9 sowie einen Luftschlauch 11 zugeführt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Luft beisp. mit einem Volumen strom von 3 m³/min unter einem Druck von 13 bar zugeführt.As can be seen from the drawing, a nozzle head 1 is provided for sinking a borehole to the intended foundation depth, which has openings 2 at its lower ends for the discharge of drilling fluid. These openings 2 are connected to a running inside the nozzle head 1 to drove pipe 3, flows bar through which the Bohrspülwasser and, after actuation of a valve 18, cement slurry at a pump pressure up to 500th The nozzle head 1 has at least one lateral outlet opening 4 , into which a branch section 5 of the feed pipe 3 and an intermediate between the nozzle head jacket 6 and the feed pipe 3 formed annular space 7 . This annular space 7 formed within the nozzle head 1 serves as a supply line for pressurized air, which is supplied by a compressor 8 via an air line 9 provided with a check valve 10 and an air hose 11 . In the illustrated embodiment, the air is ex. fed with a volume flow of 3 m ³ / min under a pressure of 13 bar.

In die Luftleitung 9 mündet nach dem Rückschlagventil 10 eine weitere Zufuhrleitung 12, die der Zufuhr von Wasser glas dient, das beispielsweise mit Wasser im Verhältnis 1 : 1 verdünnt ist und durch eine Hydrostatikpumpe 13 beisp. mit einem Volumenstrom von maximal 35 l/min unter einem maxima len Druck von 30 bar zugeführt wird. Sobald die Wasserglas zufuhrleitung 12 als auch die Luftleitung 9 weisen jeweils einen Kugelhahn 14 bzw. 15 auf, um die Zugabe von Wasser glas bzw. Luft und damit die Gesamtkonzentration des Luft- Wasserglas-Gemisches im Luftschlauch 11 steuern zu können.In the air line 9 opens after the check valve 10, a further supply line 12 , which serves the supply of water glass, which is diluted for example with water in a ratio of 1: 1 and by a hydrostatic pump 13 example. with a volume flow of maximum 35 l / min under a maximum pressure of 30 bar. As soon as the water glass supply line 12 and the air line 9 each have a ball valve 14 or 15 to control the addition of water glass or air and thus the total concentration of the air-water glass mixture in the air hose 11 .

Wenn dann in der zuvor beschriebenen Weise beim Vorgang des Bohrens und/oder Verfestigens dem Düsenkopf 1 außer der Suspension auch das Luft-Wasserglas-Gemisch zugeführt wird, tritt an der seitlichen Austrittsöffnung 4 aus dem Zweigab schnitt 5 ein Suspensionsstrahl 16 aus. Gleichzeitig tritt an dieser Stelle 4 auch das eingebrachte Wasserglas aus, das aufgrund der speziellen Anordnung intensiv mit der Luft vermischt wird und einen Verwirbelungsstrahl 17 bildet. Dieser vermischt sich im weiteren Verlauf mit dem Suspen sionsstrahl 16, so daß der gewünschte Effekt der intensiven Vermischung des Wasserglases mit der Zementsuspension und damit der sofortigen Erhöhung der Viskosität erreicht wird.Then, in the manner described above during the process of drilling and / or solidifying the nozzle head 1, in addition to the suspension, the air-water glass mixture is also supplied, a suspension jet 16 emerges at the lateral outlet opening 4 from the branch section 5 . At the same time, the introduced water glass also emerges at this point 4 , which due to the special arrangement is mixed intensively with the air and forms a swirling jet 17 . This mixes in the further course with the suspension jet 16 , so that the desired effect of intensive mixing of the water glass with the cement suspension and thus the immediate increase in viscosity is achieved.

Claims

1. Process for the controlled production of injected solidification bodies in highly permeable soils for the purpose of soil consolidation and / or sealing, ex. for underpinning of buildings, whereby a borehole is sunk to the intended foundation depth in the ground area to be consolidated, then cut, milled and at least partially with the help of a high-pressure cutting jet applied at a pump pressure of up to 500 bar from nozzles and preferably with the addition of air is flushed upwards through the borehole annulus, while at the same time the loosened soil is replaced or mixed with the suspension, in particular consisting of cement or clay-cement, with the milling, after which, after the suspension has hardened, the solidification body is used as a homogeneous soil mortar in disks. or columnar shape is formed, characterized in that water glass or the like, the viscosity-increasing agent separately from the suspension up to the suspension exit point and mixed there with the emerging suspension jet ( 16 ) with strong swirling and that d The amount of water glass added is controlled externally as required.

2. The method according to claim 1, in which an air-jacketed suspension jet is used, characterized in that the water glass is entered together with the pressurized air via the air duct ( 11, 7 ).