DE3718631C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Injektionsverfahren zur Herstel­ lung hochverfestigter und tragfähiger Bodenmassen bei der Ausführung von unterirdischen Hohlraumbauten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außer­ dem eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Bei einem bekannten Verfahren der gattungsgemäßen Art (DE- OS 35 01 128) besteht der den Hohlraum abdichtende Injekti­ onskörper aus elastischen Abdichthüllen. Diese dichten die darunter abzubauenden Bodenmassen hermetisch gegenüber Grundwasser und Luft ab. Derartige bekannte Abdichthüllen werden durch Hochdruckinjektion einer Zementsuspension her­ gestellt.

Erfahrungsgemäß ist während des Hochdruckinjektionsvorgan­ ges eine partielle Verflüssigung des Bodens zur Durchmi­ schung mit der Injektionsflüssigkeit erforderlich, wodurch es zu einer Teilentspannung des Bodens kommen kann. Hier­ durch können Setzungserscheinungen des Gebäudes bzw. Sen­ kungen an der Oberfläche auftreten. Dies kann aber die An­ wendung des Hochdruck-Injektionsverfahrens in Frage stel­ len.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der ein­ ganges genannten Art derart auszugestalten, daß im Boden außerhalb des Injektionskörpers Setzungen ausgeschlossen oder eingetretene Setzungen rückgängig gemacht werden.

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung mit den Merkmalen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und bei der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweili­ gen Unteransprüchen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist als eine Kombination zweier Injektionsvorgänge in zwei unterirdischen Bodenbe­ reichen zu betrachten. Hierbei erfolgt in dem einen Bodenbereich die Herstellung des tragfähigen, hochverfe­ stigten Injektionskörpers, der das Hohlraumbauwerk einhüllt und mit Hilfe einer Hochdruckinjektion gebildet wird.

Demgegenüber wird in einem weiteren Bodenbereich außerhalb des Injektionskörpers ein solcher Injektionsvorgang durch­ geführt, daß der Spannungszustand des Bodens außerhalb des Injektionskörpers aufrechterhalten bzw. erhöht wird. Diese Wirkung wird durch Injizieren von Feststoff in den Boden erreicht, wodurch dessen Tragkräfte in einen solchen Zu­ stand einreguliert werden, daß Setzungen der Bauwerke an der Oberfläche vermieden bzw. eingetretene Setzungen rück­ gängig gemacht werden.

Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß alle er­ forderlichen Vorgänge in den beiden Bodenbereichen von ei­ nem einzigen kombinierten Bohr- und Injektionsgerät, das an der Oberfläche bewegbar aufgestellt ist, getätigt werden können.

In diesem Bohr- und Injektionsgerät befindet sich auch eine Packereinrichtung mit mehreren Packerstufen, womit die In­ jektion des Feststoffes in den Boden zur Stabilisierung örtlich gezielt durchgeführt wird. Stattdessen ist es auch möglich, die Feststoffinjektion mittels mehrerer Ventilstu­ fen auszuführen, die im Bohr- und Injektionsgestänge an ge­ eigneten Stellen angeordnet sind.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß sowohl die Hochdruckinjektion der Zementsuspension als auch die Feststoffinjektion nach Bedarf zu jedem beliebigen Zeitpunkt wiederholt werden können. Das Verfahren gemäß der Erfindung bietet die vorteilhafte Möglichkeit, die Arbeits­ vorgänge in beiden Bodenbereichen gleichzeitig oder in be­ liebiger Reihenfolge auszuführen. So kann es unter Umstän­ den notwendig werden, zuerst den Boden vorab zu stabilisie­ ren, bevor die Hochdruckinjektion zur Herstellung des In­ jektionskörpers ausgeführt wird.

Sämtliche Arbeitsvorgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von einem zentralen Ansatzpunkt aus geschützter Po­ sition von der Oberfläche gesteuert und getätigt. Mit dem kombinierten Gerät ist dem Baustellenpersonal somit ein In­ strument an die Hand gegeben, die einzelnen Arbeitsgänge in abgestimmter Weise auszuführen und die Gefahren aus den Setzungen vorhandener Gebäude zu vermeiden oder gar zu kor­ rigieren. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Durchführung von Baumaßnahmen, wie z. B. von Hohlraumbauten in bebautem Gelände, ohne Gefahr durch Setzungen vielfach erst ermöglicht.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung bie­ ten von der Oberfläche aus durch die Verfahrenskombination aus jeweils einer einzigen Bohrung ein Höchstmaß an Sicher­ heit für die darüberliegende, angrenzende oder unmittelbar beeinflußte Bebauung.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt schematisch im Schnitt eine Baustellensituation zur Darstellung des Verfahrens sowie der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die dargestellte Baustelleneinrichtung befindet sich unter der Oberfläche 10 und unter einem Gebäude 5. Unter diesem ist ein Hohlraumbauwerk 3 (U-Bahn) zu erstellen, das von einem stetig fortschreitenden tragfähigen Injektionskörper 2 überspannt wird.

Die Herstellung des Injektionskörpers 2 erfolgt durch z. B. sich überschneidende Injektionssäulen 4 in einem Bodenbe­ reich A, und zwar durch unter hohem Druck erfolgendes Inji­ zieren einer Zementsuspension 11 aus Injektionsdüsen 13.

In einem weiteren Bodenbereich B außerhalb des Injektions­ körpers 2 finden die Vorgänge des Verfahrens zur Stabili­ sierung des Bodens 1 statt, um den geforderten Spannungszu­ stand 1a einzustellen. Dies erfolgt durch Injizieren von Feststoff 8 aus einem Ventilrohr 7 und dessen Ventilstufen 12.

Sämtliche Vorgänge in den Bodenbereichen A und B werden durch ein kombiniertes Bohr- und Injektionsgerät 9 ausge­ führt. Dieses besteht aus einem antreibbaren Bohr- und In­ jektionsgestänge 14, an dessen Bohrkopf eine oder mehrere der Injektionsdüsen 13 zum Ausbringen der Zementsuspension 11 in den Bodenbereich A angeordnet sind.

Für die Arbeiten im Bodenbereich B ist in einer Bohrung 6 das bereits genannte Ventilrohr 7 vorhanden, dessen Ventil­ stufen 12 durch eine Packereinrichtung 15 einzeln absperr­ bar sind.

Es steht damit ein kombiniertes Injektionsverfahren sowie eine Vorrichtung 9 zur Verfügung, um ein hochverfestigtes Bodenvolumen herzustellen bei gleichzeitiger Stabilisierung von angrenzendem Boden 1 zur Beherrschung des Spannungszu­ standes 1a in diesem Boden 1 durch Injektion von Feststoff 8.

Mit dem kombinierten Injektionsverfahren und der Vorrichtung tung 9 hierfür zur Schaffung tragfähiger Bodenmassen für die Ausführung von Untertagebauwerken 3, wie Hohlraumbauten o. dgl., wird es ermöglicht, durch Injizieren der Zementsus­ pension 11 unter Hochdruck den hochverfestigten, tragfähi­ gen, den Hohlraum umhüllenden Injektionskörper 2 zu schaf­ fen und gleichzeitig durch Injektion von Feststoff 8 im Bo­ den 1 einen solchen Spannungszustand 1a aufrechtzuerhalten, daß die ursprüngliche oder eine gezielt vorgegebene Lage des an der Oberfläche 10 stehenden Bauwerkes 5 eingehalten wird.

Sämtliche Arbeitsvorgänge des Verfahrens werden von dem einzigen kombinierten Bohr- und Injektionsgerät 9 ausge­ führt. Das Gerät 9 besitzt den weiteren Vorteil, daß sowohl die Hochdruckinjektion der Zementsuspension 11 für die Her­ stellung des Injektionskörpers 2 als auch die Injektion von Feststoff 8 zur Stabilisierung des Bodens 1 zu jedem belie­ bigen Zeitpunkt, je nach Bedarf, wiederholt werden kann.

Es besteht daher der Vorteil der beschriebenen Verfahrens­ kombination u. a. darin, ein Höchstmaß an Sicherheit bei kontrollierbarem steuerbarem Verfahrensablauf zu gewährlei­ sten und gleichzeitig einen gezielten Spannungszustand 1a im behandelten Boden 1 zum Schutz vor Setzungserscheinungen der darüberliegenden, angrenzenden oder unmittelbar beein­ flußten Bebauung 5 aufrechtzuerhalten.

Claims (6)

1. Injektionsverfahren zur Herstellung hochverfestigter und tragfähiger Bodenmassen bei der Ausführung von unterirdi­ schen Hohlraumbauten od. dgl., bei dem mit einem Bohr- und Injektionsgerät durch Hochdruckinjektion einer Zementsus­ pension bzw. einer gleichwertigen aushärtenden Masse ein den Hohlraum einhüllender Injektionskörper gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der vom Bohr- und Injektionsgerät (9) aufgefah­ renen Bohrung (6), jedoch außerhalb des Injektionskörpers (2) durch Injizieren von Feststoff (8) im Boden (1) ein be­ stimmter gewünschter, die ursprüngliche oder eine gezielt vorgegebene Lage eines oberhalb der Bohrung befindlichen Bauwerkes (5) einhaltender Spannungszustand (1a) im Boden aufrechterhalten wird und daß die Herstellung des Injekti­ onskörpers (2) einerseits und das Aufrechterhalten des Spannungszustandes (1a) andererseits von einem zentralen Ansatzpunkt aus gesteuert aufeinander abgestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffinjektion (8) in den Boden (1) zu dessen Sta­ bilisierung stufenweise durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Feststoffinjektion (8) wiederholt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Herstellung des Injektionskörpers (2) und das Aufrechterhalten des Spannungszustandes (1a) gleichzeitig ausgeführt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein kombinier­ tes, an der Oberfläche (10) angeordnetes Bohr- und Injekti­ onsgerät (9), das für die Herstellung des Injektionskörpers (2) ein antreibbares Bohr- und Injektionsgestänge (14) mit an dessen Bohrkopf vorgesehenen Injektionsdüsen (13) und für das Aufrechterhalten des Spannungszustandes (1a) ein Ventilrohr (7) mit mehreren durch eine Packereinrichtung (15) einzeln absperrbaren Ventilstufen (12) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohr- und Injektionsgestänge (14) zum Injizieren nur Ventilstufen (12) aufweist.