DE3715287C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen von Bodenabschnitten, bei dem aus im wesentlichen senkrechten Bohrlöchern heraus, die im Abstand zueinander in Form eines über eine Fläche verteilten Rasters angeordnet sind, mittels Injektionsvorrichtungen flüssiges Bindemittel, z.B. Zement­ suspension, ins Erdreich gepreßt wird.

Aus der DE-OS 36 18 168 ist ein Verfahren dieser Gattung bekannt, bei dem zum Verdichten von wenig tragfähigen Boden­ schichten in einem Raster angeordnete über eine Fläche ver­ teilte Bohrlöcher vorgesehen werden und aus diesen heraus Zementsuspension eingespritzt wird, so daß sich im Boden Säulen runden Querschnitts aus mit Zementsuspension ange­ reichertem Boden ergeben. Werden die Säulen zur Aufnahme der Bauwerkslasten so angeordnet, daß sie sich gegenseitig be­ rühren, ist der Verbrauch an Suspension sehr hoch.

Aus der DE-PS 25 40 076 ist ein Verfahren bekannt, nach dem der obere Bereich einer Bodenschicht für eine Flächengrün­ dung in Form eines Rasters verfestigt wird, wobei die da­ zwischenliegenden, nicht verfestigten Bereiche des Rasters durch Netze, Matten oder Folien verstärkt werden. Für eine tiefer reichende Verfestigung wird vorgesehen, mit Abstand dazu eine weitere Bodenschicht zu verfestigen und die über­ einanderliegenden verfestigten Schichten durch säulenförmige mit Abstand voneinander liegende Bereiche zu verbinden.

Zur Herstellung von Unterfangungskörpern, insbesondere zur Verhinderung von Setzungen bei untertägigem Streckenvor­ trieb ist es aus der DE-OS 35 43 059 bekannt, unter Ver­ wendung von ein- oder mehrdüsigen Injektionsvorrichtungen Zementsuspension aus jeweils mit Abstand zueinander lie­ genden Bohrlöchern in Form von Lamellen ins Erdreich zu pressen, wobei sich aus benachbarten Bohrlöchern heraus erzeugte Lamellen gegenseitig berühren, so daß eine streifenförmige doppellagige Faltwand entsteht. An­ schließend wird durch Nachinjizieren weitere Zementsuspen­ sion aus den Bohrlöchern heraus seitlich außerhalb der entstandenen Faltwand in den Boden zur weiteren Verdich­ tung und zum Ausgleich von Setzungen eingebracht. Die Lastabtragung erfolgt hierbei stets senkrecht zur Flächen­ erstreckung des wandartigen Bodenkörpers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß tragfähige, in große Tiefe reichende Bodenverfesti­ gungen zur Herstellung von Gründungen mit geringem Ma­ terialaufwand möglich sind. Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 darin, daß das Bindemittel derart in das Erdreich einge­ preßt wird, daß radial vom Bohrloch ausgehende Lamellen gebildet werden, die sich gegenseitig berühren oder über­ schneiden und eine geschlossene Wabenstruktur bilden.

Gegenüber bekannten Verfahren, die eine Durchdringung des gesamten Erdreichs mit der Zementsuspension erfordern, wird ein materialsparendes Verfahren bereitgestellt, mit dem eine in sich geschlossene feste Wabenstruktur herge­ stellt wird, bei der die Lastabtragung in günstiger Weise in Längsrichtung der Lamellen stattfindet, so daß Senkungen des Bauwerks nicht zu erwarten sind. Lamellen und Erdreich bilden hierbei ein sich gegenseitig festigen­ des einheitlich tragendes Verbundsystem. Die Lamellen können in an sich bekannten Injektionsverfahren und mit bekannten Vorrichtungen aus ein- oder mehrdüsigen Vorrich­ tungen mittels eines reinen Zementsuspensionsstrahles (Single Jet), mit einem luftummantelten Zementsuspensions­ strahl (Double Jet) oder mit einem luftummantelten Wasser­ strahl und separatem Zementsuspensionsstrahl (Triple Jet) erzeugt werden, was im wesentlichen von der Bodenart und der gewünschten Eindringtiefe des Strahls ins Erdreich abhängt.

Es können mit einstrahligen Injektionsvorrichtungen je­ weils mehrere Lamellen nacheinander unter wiederholtem Ziehen der Vorrichtung und Verdrehen um einen Winkel aus einem Bohrloch erzeugt werden, während bei mehrdüsigen Injektionsvorrichtungen jeweils nur ein Ziehvorgang zur Erzeugung mehrerer Lamellen von unten nach oben erforder­ lich ist.

In günstiger Weise wird der Druck so gewählt, daß Lamellen mit einer Lamellenbreite (Erstreckung in horizontaler Richtung) von 0,5 bis 1,5 m erzeugt werden.

Die verwendeten Suspensionsmengen sind so zu bemessen, daß sich ein Volumenverhältnis zwischen der zu Lamellen er­ härteten Zementsuspension und dem eingeschlossenen Boden von 1 : 5 bis 1 : 30 ergibt. In Abstimmung zur Lamellen­ breite ist hiermit mit geringen Suspensionsmengen die gewünschte Tragfähigkeit zu erzielen.

Unter dem Gesichtpunkt eines vereinfachten Verfahrensab­ laufs werden die Lamellen bevorzugt nacheinander reihen­ weise aus nebeneinander liegenden Bodenlöchern herge­ stellt. Eine günstige Abwandlung kann darin bestehen, das Verfahren so durchzuführen, daß die Lamellen nacheinander in geschlossenen Linien von außen nach innen erzeugt wer­ den bzw. die Bohrlöcher in dieser Reihe gesetzt werden, um eine besondere Bodenverdichtung nach innen hin zu erzeu­ gen. Ebenso kann eine Umkehrung dieses Verfahrensablaufes unter Verzicht auf eine solche Bodenverdichtung gewählt werden.

Ob ein reiner Bodenaustausch durch die Lamellen erfolgt oder eine teilweise oder vollständig stattfindende Durch­ mischung mit dem Erdreich, ist teilweise von der Bodenart abhängig, kann aber wesentlich von der Art der Ein­ spritzung beeinflußt werden.

Günstig ist es, Armierungen einzubringen, die nicht nur die Bohrlöcher, sondern insbesondere die Lamellen er­ fassen, d.h. die also bevorzugt mit sternförmigem Quer­ schnitt ausgestaltet sind.

Eine weitergehende günstige Ausbildung des Verfahrens geht dahin, die Lamellen an ihrem oberen Ende bzw. in Erdober­ flächennähe mit einer die Waben schließenden Abdeckung zu versehen. Dadurch erhält die Wabenstruktur eine zusätz­ liche Versteifung. Besonders günstig ist diese Abwandlung des Verfahrens in solchen Fällen, wo anschließend eine Aufschüttung, z.B in Form eines Dammes erfolgen soll, da hierbei verhindert werden kann, daß Setzungen des Erd­ reichs in die oben offenen Waben hinein erfolgen.

Ein eventuelles Sacken der gesamten Wabenstruktur kann in günstiger Weise mit vergrößerter Sicherheit dadurch ausge­ schlossen werden, daß die Lamellen an ihrem unteren Ende mit einer die Waben abschließenden Platte versehen werden.

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung solcher oberen oder unteren Platten besteht darin, die Injektionsvor­ richtungen mit einer oder mehreren umfangsverteilten Düsen in einer Ebene rotieren zu lassen, so daß durch die Über­ deckung der Strahlen aus benachbarten Bohrlöchern eine geschlossene Schicht erzeugt wird. In gleicher Weise sind nach diesem Verfahren in verschiedenen Bodenhöhen Zwischenschichten herzustellen, die insgesamt zu einem räumlichen Gebilde mit geschlossenen Zellen großer Sta­ bilität führen, das auf diese Weise z.B. auch als Auf­ triebskörper wirken kann.

An die Stelle einer oberen Abdeckung, die nach den vor­ stehend genannten Verfahren erzeugt werden kann oder in bekannter Weise aufgegossen oder aufgespritzt werden kann, ist es auch möglich, eine abdeckende Plane oder ein ab­ deckendes Netz an der Oberfläche aufzubringen.

Eine besondere Festigkeit der gesamten Struktur läßt sich dadurch erzielen, daß sich drei oder mehr Lamellen entlang einer gemeinsamen Schnittlinie überschneiden.

Eine besondere enge und stabile Wabenstruktur entsteht dann, wenn ein Bohrloch für eine Gruppe erster Lamellen mit der Schnittlinie weiterer Lamellen zusammenfällt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es ist jeweils ein Raster von Bohrlöchern 10 gezeigt, das über eine Fläche verteilt ist, sowie davon ausgehend durch umfangsverteilte oder winkelverstellte Düsen von in die Bohrlöcher 10 eingeführten, nicht dargestellten Injek­ tionsvorrichtungen erzeugte sternförmig angeordnete La­ mellen 20, die sich in ihren Endbereichen überschneiden und auf diese Weise eine geschlossene Wabenstruktur bil­ den.

In Fig. 1 gehen jeweils drei Lamellen 20 von einem Bohr­ loch 10 aus, die zueinander im Winkel von 120° angeordnet sind. Es entsteht im Querschnitt eine sechseckige Waben­ form.

In Fig. 2 ist bei Verwendung der gleichen Injektionsvor­ richtung und des gleichen Winkels der von einem Bohrloch 10 ausgehenden Lamellen 20 der Abstand der Bohrlöcher 10 zueinander verringert, wobei sich mehrere Lamellen 20 mit ihren Endbereichen jeweils mit einem benachbarten Bohrloch 10 schneiden. Die Querschnittsfläche der Wabenstruktur aus Fig. 1 ist hierbei zu Dreiecken mit einem sechstel der ursprünglichen Fläche reduziert.

In Fig. 3 sind Bohrlöcher 10 gezeigt, von denen Lamellen 20 im Querschnitt kreuzförmig ausgehen; es entstehen im Querschnitt von jeweils vier Lamellen eingeschlossene quadratische Waben.

Claims (14)

1. Verfahren zum Verfestigen von Bodenabschnitten, bei dem aus im wesentlichen senkrechten Bohrlöchern heraus, die im Abstand zueinander in Form eines über eine Fläche verteilten Rasters angeordnet sind, mittels Injektionsvorrichtungen flüssiges Bindemittel, z.B. Zementsuspension, ins Erdreich gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel derart in das Erdreich eingepreßt wird, daß radial vom Bohrloch ausgehende Lamellen gebildet werden, die sich gegenseitig berühren oder überschneiden und eine geschlossene Wabenstruktur bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich drei oder mehr Lamellen entlang einer gemeinsamen Schnittlinie berühren oder überschneiden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bohrloch für eine Gruppe erster Lamellen mit der Schnittlinie weiterer Lamellen zusammenfällt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schnittlinie von Lamellen mit einem Bohrloch für eine Gruppe weiterer Lamellen zusammenfällt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen der Reihe nach in linearer Abfolge erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in ringförmiger Abfolge nacheinander von außen nach innen oder von innen nach außen erzeugt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen an ihrem oberen Ende bzw. in Erdoberflächennähe mit einer abdeckenden, die Wabenstruktur verschließenden Platte versehen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen an ihrem oberen Ende bzw. in Erdoberflächennähe mit einem die Wabenstruktur überspannenden Netz oder einer Plane abgedeckt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen an ihrem unteren Ende mit einer die Waben abschließenden Platte versehen werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen über mehrere Zwischenschichten zu einem räumlichen Gebilde mit geschlossenen Zellen verbunden werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lamellen verbindenden Platten oder Zwischenschichten durch Drehen der mit Düsen versehenen Injektionsvorrichtungen in einer bestimmten Bodentiefe in allen Bohrlöchern erzeugt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis zwischen der zu Lamellen erhärteten Zementsuspension und dem eingeschlossenen Boden 1 : 5 bis 1 : 30 beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenbreite (Erstreckung in horizontaler Richtung) zwischen 0,5 und 1,5 m beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Raumstruktur aus verfüllten Bohrlöchern und Lamellen säulenartige, im Querschnitt sternförmige Armierungen eingebracht werden, die die Lamellen zumindest teilweise mit erfassen.