DE4219150C1

DE4219150C1 - Underground mortar column prodn. - by drilling with auger through which hardenable suspension is fed

Info

Publication number: DE4219150C1
Application number: DE4219150A
Authority: DE
Inventors: Heinz 8898 Schrobenhausen De Kaltenecker; Peter 8900 Augsburg De Banzhaf; Wolfgang 7921 Nattheim De Maier; Otto 8478 Teunz De Back; Ludwig 8570 Pegnitz De Schmidmaier
Original assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Current assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2012-06-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mörtelsäule im Erdreich.

Bei einem bekannten Verfahren wird eine Bohrschnecke in das Erdreich eingedreht und durch das Seelenrohr der Bohr schnecke eine Bindemittelsuspension in das Bohrloch einge bracht, wobei die Bohrschnecke in das Erdreich unter gleichzeitigem Einpressen von Bindemittelsuspension einge dreht wird, ohne daß Bodenmaterial nach oben gefördert wird.

Ein derartiges Verfahren ist der DE-OS 38 31 547 zu entneh men. Die Bohrschnecke wird hierbei korkenzieherartig in das Erdreich eingedreht, so daß aufgrund der Materialverdrän gung ein Bereich mit höherer Verdichtung um die Bohrschnec ke herum gebildet wird. Auf diese Weise soll die eingelei tete Suspension unter Bildung eines zylindermantelförmigen Stützmantels nach außen gepreßt werden. Beim Zurückdrehen des Schneckenbohrers wird der Hohlraum des Stützmantels durch Zugabe weiterer Suspension und Vermischung mit dem verbleibenden Erdreich zur Vervollständigung der Mörtel säule ausgefüllt.

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem vorstehend beschrie benen Verfahren, die Aufgabe zugrunde, die Aus bildung des Stützmantels weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird alternativ gemäß den nebengeordneten Pa tentansprüchen 1 oder 2 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß bei der angewandten Technik, in der Umgebung der hergestellten Mörtelsäule kei ne Setzungen auftreten, selbst bei rolligem Bodenmaterial mit lockerer Lagerung. Auch bei der Bohrung in unterschied lichen Bodenschichten, bei welchen beispielsweise einige Schichten sehr hart sind, kann auch so verfahren werden, daß nicht mehr als nötig Boden gefördert wird. Beim Durchbohren von harten Erdschichten, beispiels weise einer Sandsteinschicht, ist es allerdings erforderlich, im Bereich dieser Schicht den Boh rer mit einer Drehzahl einzutreiben, welche nicht der Ein dringgeschwindigkeit entspricht, d. h. es wird dabei mit der gleichen Drehzahl ein geringerer Bohrfortschritt erreicht als bei weicheren Bodenschichten. Die Wirkung der Erfindung beruht hierbei darauf, daß aufgrund der Flüssigkeitssäule innerhalb der Schnecke und dem dabei herrschenden Flüssig keitsdruck eine Diffusion von Partikeln aus der Suspen sionslösung in das umgebende Erdreich unter Bildung eines Filterkuchens erfolgt welcher den Bohrort stützt und einen Nachbruch verhindert. Die Erfindung zeichnet sich also da durch aus, daß ein Bodenentzug verhindert und auch harte Bodenschichten ohne Nachbruch in den weichen Bodenschichten durchbohrt werden können.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Suspension bevorzugt überwiegend aus Wasser mit einem Tonmehl, insbe sondere Bentonit. Die gelösten Partikel dringen unter Bil dung des zylindermantelförmigen Filterkuchens in das Erd reich ein, welches den Bohrer unmittelbar umgibt.

Die Stützung der Bohrlochwandung erfolgt einerseits durch den Filterkuchen und andererseits auch durch den breiig bis flüssig aufgerührten Boden zwischen den Bohrwendeln, der aber aufgrund seiner flüssigen Konsistenz nicht nach oben gefördert werden kann.

Beim ersten erfindungsgemäßen Verfahren besteht die Sus pension aus einem Wasser- und Bindemittelgemisch, welches selbsthärtend wirkt. Hierbei bleibt die Bindemittelsuspen sion als Mischung mit dem Boden an Ort und Stelle, um dort zu einem Mörtel auszuhärten.

Bei einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren befindet sich im Bohrloch ein nicht aushärtendes Gemisch aus Wasser und Tonmehl, z. B. Bentonit, sowie gelöstem Boden in stark verflüssigtem Zustand. Dieses Gemisch wird nach Erreichen der Endtiefe durch einen über das Seelenrohr von der Unter seite der Schnecke aus eingebrachten Beton nach oben ver drängt und dort entsorgt.

Bei allen diesen Verfahren kann die zugeführte Suspension auch dazu dienen, die reine Einschraubbewegung der Bohrschnecke durch Schmierung zu erleichtern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 7 aufeinanderfolgende Schritte eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer Mörtelsäule,

Fig. 8 einen Verfahrensschritt eines zweiten Verfah rens zur Herstellung einer Mörtelsäule,

Fig. 9 einen Verfahrensschritt eines dritten Verfah rens zur Herstellung einer Mörtelsäule und

Fig. 10 einen Horizontalquerschnitt durch die Konfigu ration gemäß Fig. 9.

Gemäß Fig. 1 wird eine Bohrschnecke 10 mit einem hohlen Seelenrohr und einer von Anfang bis Ende durchgehenden Wen del um eine vorgegebene Tiefe in der Weise in das Erdreich 11 eingedreht, daß kein Boden nach oben gefördert wird. Es findet also lediglich eine Verdrängung von Erdreich 11 aufgrund des Bohrer-Volumens statt. Während des Eindrehens wird Suspension 12 über Austrittsöffnungen an der Bohrer spitze von oben durch das Seelenrohr in das Erdreich 11 ab gegeben.

Wenn gemäß Fig. 2 der gewünschte erste Tiefenabschnitt 1 erreicht ist, wird die Drehzahl der Bohrschnecke 10 beibe halten oder erhöht, ohne daß ein weiteres Abteufen durch geführt wird. Es können hier Drehzahlen von 10 bis 100 U/min gefahren werden. Aufgrund der ortsfesten Rotation wird der Boden an der Bohrlochwandung 13 abgeschert. Gleichzeitig wird entsprechend den Pfeilen 14 weitere Sus pension 12 zugegeben und mit dem gelösten Boden zu einer breiigen Flüssigkeit vermischt. Die richtige Viskosität ist dann erreicht, wenn aufgrund der Konsistenz keine Förderung nach oben erfolgt und die Bohrschnecke ausschließlich eine Rühr- und Mischbewegung durchführt. Aufgrund der höheren Drehzahl ohne Vorschub werden eventuell verstopfte Aus trittsöffnungen für die Suspension wieder geöffnet.

Fig. 3 zeigt den Endzustand dieser ersten Bohrphase, bei welcher eine Flüssigkeitssäule 15 mit den vorbeschriebenen Anteilen erzeugt wurde. Durch Diffusion der Bindemittel-Par tikel, welche durch den Flüssigkeitsdruck in der Flüssig keitssäule 15 unterstützt wird, entsteht ein zylinderman telförmiger Filterkuchen 16. Die Bildung des Filterkuchens 16 wird selbsttätig dann abgeschlossen, wenn er dicht bzw. dick genug ist, daß keine weitere Suspension 12 aus der Flüssigkeitssäule 15 in das umgebende Erdreich 11 eindrin gen kann.

Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, werden gemäß Fig. 4 bis 6 die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte wiederholt, wobei die Bohrschnecke 10 um einen weiteren Längenabschnitt bis zu einer Tiefe 11 abgeteuft wird. Diese drei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte können nach Bedarf zur Herstellung einer entsprechend langen Bohrsäule wiederholt werden.

Sobald gemäß Fig. 7 die Endtiefe erreicht ist, wird die Bohrschnecke 10 gemäß Pfeil 17 aus dem Erdreich 11 unter Drehung herausgezogen. Hierbei kann durch entsprechende Wahl der Drehrichtung (bevorzugt rückwärts) und eines Verhältnisses von Drehzahl und Ziehgeschwindigkeit der Schnecke Druck nach unten auf die in dickflüssiger Konsi stenz befindliche Flüssigkeitssäule 15 ausgeübt werden. Durch die Drehung der Bohrschnecke 10 wird eine Homogeni sierung der Flüssigkeitssäule 15 auf die volle Länge er reicht.

Wenn die zugegebene Suspension 12 aus einem selbsthärtenden Wasser- und Bindemittelgemisch besteht, bleibt sie als Mischung mit dem Boden an Ort und Stelle, um dort zu der gewünschten Mörtelsäule auszuhärten.

Verwendet man stattdessen eine nicht aushärtende Suspension 12 gemäß Fig. 8, so wird nach Erreichen der Endtiefe und unter Zurückziehen der Bohrschnecke 10 ohne sie zu drehen über das Seelenrohr Beton 19 eingefüllt, welcher die Flüs sigkeitssäule 18 verdrängt und aus dem Bohrloch an die Erd oberfläche herausdrückt, wo die Mischung entsorgt wird.

Fig. 9 zeigt eine Bohrer-Konfiguration mit drei unmittelbar nebeneinander angeordneten parallelen Bohrschnecken 10, 20, 30, die in gleicher Weise wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel jeweils ein hohles Seelenrohr und eine von unten nach oben durchgehende Wendel aufweisen. Sie sind auf einem gemeinsamen Träger 40 angeordnet, der in der Fig. 9 ledig lich schematisch mit Hilfe einer doppelten strichpunktier ten Linie angegeben ist, um die Fig. 9 übersichtlich zu halten. Der Träger 40 kann sowohl fußseitige Verbindungen umfassen als auch Verbindungen an den Bohrerspitzen (nicht dargestellt), welche die parallele Führung der Bohrer 10, 20, 30 unterstützen. Zum Ausgleich von Drehmomenten und um zu verhindern, daß sich die Ebene, welche durch die drei Bohrschnecken 10, 20, 30 bestimmt wird, mit zunehmender Tie fe verdrillt, drehen nicht alle Bohrschnecken 10, 20, 30 in der gleichen Richtung. Außerdem kann eine Kombination von links- und rechtsdrehenden Wendeln vorhanden sein. Die ein zelnen Bohrschnecken 10, 20, 30 können auch mit unterschied lichen Drehzahlen betrieben werden, um die Vermischung und Filterkuchenbildung zu optimieren.

Mit der Bohreranordnung gemäß Fig. 9 werden die in den Fig. 1 bis 7 oder 8 beschriebenen Verfahrensschritte zur Bildung einer Mörtelwand im Erdreich durchgeführt.

Aus der Fig. 10 ist hierbei schematisch der Querschnitt des Filterkuchens 16 und des daraus entstehenden Stützmantels veranschaulicht.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Mörtelsäule im Erd reich mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Eindrehen einer Bohrschnecke (10) in das Erdreich (11) in eine vorgegebene Tiefe unter Verdrängung des Erdreiches (11) und ohne Förderung von Boden nach oben;
b) Abscheren des zwischen den Bohrwendeln befindli chen Bodens an der Bohrlochwandung (13) durch Dre hung der Bohrschnecke (10) auf der Stelle ohne Vortrieb oder Vorschub und gleichzeitig Zugabe von aushärtender Suspension (12) über die Bohrerspitze und Vermischen mit dem gelösten Boden zur Bildung einer Flüssigkeitssäule (15), bei welcher aufgrund der Konsistenz der breiigen Flüssigkeit aus ge löstem Boden und Suspension (12) keine Förderung der Flüssigkeit nach oben erfolgt, wobei die Dreh richtung aus Schritt a) beibehalten wird oder um gekehrt wird, oder mehrmals gewechselt wird;
c) Bildung eines zylindermantelförmigen Filterkuchens (16) durch Diffusion von Partikeln aus der Flüs sigkeitssäule (15) in das die Flüssigkeitssäule (15) umgebende Erdreich (11) zur Erzeugung eines Stützkörpers;
d) Wiederholung der Schritte a) bis c) bis zum Er reichen der Endtiefe, wobei die Bohrschnecke (10) jeweils um einen weiteren Längenabschnitt abge teuft wird;
e) Herausziehen der Bohrschnecke (10) mit gleich zeitiger Ausführung von Drehungen zum Zwecke der Homogenisierung der Flüssigkeitssäule (15).

2. Verfahren zur Herstellung einer Mörtelsäule im Erd reich mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Eindrehen einer Bohrschnecke (10) in das Erdreich (11) in eine vorgegebene Tiefe unter Verdrängung des Erdreiches (11) und ohne Förderung von Boden nach oben;
b) Abscheren des zwischen den Bohrwendeln befind lichen Bodens an der Bohrlochwandung (13) durch Drehung der Bohrschnecke (10) auf der Stelle ohne Vortrieb oder Vorschub und gleichzeitig Zugabe von nicht aushärtender Suspension (12) über die Boh rerspitze und Vermischen mit dem gelösten Boden zur Bildung einer Flüssigkeitssäule (18), bei wel cher aufgrund der Konsistenz der breiigen Flüssig keit aus gelöstem Boden und Suspension (12) keine Förderung der Flüssigkeit nach oben erfolgt, wobei die Drehrichtung aus Schritt a) beibehalten wird oder umgekehrt wird, oder mehrmals gewechselt wird,
c) Bildung eines zylindermantelförmigen Filterkuchens (16) durch Diffusion von Partikeln aus der Flüs sigkeitssäule (15) in das die Flüssigkeitssäule (15) umgebende Erdreich (11) zur Erzeugung eines Stützkörpers;
d) Wiederholung der Schritte a) bis c) bis zum Er reichen der Endtiefe, wobei die Bohrschnecke (10) jeweils um einen weiteren Längenabschnitt abge teuft wird;
e) Herausziehen der Bohrschnecke (10) ohne sie zu drehen unter Zugabe von Beton (19) über die Boh rerspitze, wobei die Flüssigkeitssäule (18) nach oben aus dem Bohrloch verdrängt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem während des Verfahrensschrittes a) Suspension (12) über die Bohrerspitze eingeleitet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Bohrschnecken (10, 20, 30) unmittelbar nebeneinander gleichzeitig betätigt werden und die Drehzahl, die Drehrichtung oder die Wendelrichtung der Bohrschnecken (10, 20, 30) unterschiedlich ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Verfahrensschritt e) die Drehung der Bohrschnecke (10) vorwärts und rückwärts unter mehr maligem Drehrichtungswechsel erfolgt.