DE4219150C1 - Underground mortar column prodn. - by drilling with auger through which hardenable suspension is fed - Google Patents
Underground mortar column prodn. - by drilling with auger through which hardenable suspension is fedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mörtelsäule im Erdreich.The invention relates to a method for producing a Mortar column in the ground.
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.In a known method, a auger is in the earth turned and the drill through the soul tube screw a binder suspension into the borehole brings the auger into the ground simultaneous injection of binder suspension is rotated without soil material being conveyed upwards becomes.
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.Such a method can be found in DE-OS 38 31 547 men. The auger is corkscrew-like in this Soil turned in so that due to the material displacement an area with higher compaction around the drill bit ke is formed around. In this way, the egg tete suspension to form a cylindrical jacket Support jacket to be pressed outwards. When turning back of the auger becomes the cavity of the support shell by adding further suspension and mixing with the remaining soil to complete the mortar column filled out.
Der Erfindung liegt, ausgehend von dem vorstehend beschrie benen Verfahren, die Aufgabe zugrunde, die Aus bildung des Stützmantels weiter zu verbessern.The invention is based on that described above procedures, the task, the off to further improve the formation of the support jacket.
Diese Aufgabe wird alternativ gemäß den nebengeordneten Pa tentansprüchen 1 oder 2 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This task is alternatively carried out according to the subordinate Pa claims 1 or 2 solved. Preferred further training the invention are described in the subclaims.
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.The invention has the advantage that when applied Technology, in the vicinity of the mortar column produced Settlements occur, even with rolling soil with loose storage. Also different in the drilling union soil layers, some of which, for example Layers are very hard can also do so be promoted that no more than necessary soil becomes. When drilling hard layers of earth, for example wise a sandstone layer, it is necessary, however, the Boh in the area of this layer drive at a speed that is not the one urgency rate corresponds to d. H. it will be with the same drilling speed a lower drilling progress is achieved than with softer layers of soil. The effect of the invention is based on the fact that due to the liquid column inside the screw and the liquid that is present diffusion of particles from the suspension solution into the surrounding earth to form a Filter cake is made which supports the drilling site and one Pre-emergence prevented. The invention therefore stands out by preventing a bottom deprivation and also hard Soil layers without breaking in the soft soil layers can be pierced.
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. The suspension exists in the method according to the invention preferably predominantly from water with a clay flour, esp special bentonite. The dissolved particles penetrate under Bil of the cylinder-shaped filter cake into the ground submit, which immediately surrounds the drill.
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.The borehole wall is supported on the one hand by the filter cake and on the other hand through the mushy to liquid agitated soil between the coils, the but not upwards due to its liquid consistency can be promoted.
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.In the first method according to the invention, the sus pension from a water and binder mixture, which acts self-curing. This leaves the binder suspension sion as a mixture with the soil in place to get there to harden into a mortar.
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.There is a second method according to the invention a non-hardening mixture of water and Clay flour, e.g. B. bentonite, and dissolved soil in strong liquefied state. After reaching this mixture the final depth through one over the soul tube from the bottom side of the auger made of inserted concrete urges and disposed of there.
Bei allen diesen Verfahren kann die zugeführte Suspension auch dazu dienen, die reine Einschraubbewegung der Bohrschnecke durch Schmierung zu erleichtern.In all of these processes, the suspension supplied also serve the pure screwing movement of the Auger by lubrication.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter be schrieben. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to three in the Drawing shown embodiments continue to be wrote. Show it:
Fig. 1 bis Fig. 7 aufeinanderfolgende Schritte eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer Mörtelsäule, Fig. 1 to Fig. 7 successive steps of a first method for preparing a mortar column,
Fig. 8 einen Verfahrensschritt eines zweiten Verfah rens zur Herstellung einer Mörtelsäule, Fig. 8 shows a process step of a second procedural proceedings for preparing a mortar column,
Fig. 9 einen Verfahrensschritt eines dritten Verfah rens zur Herstellung einer Mörtelsäule und Fig. 9 shows a method step of a third method for producing a mortar column and
Fig. 10 einen Horizontalquerschnitt durch die Konfigu ration gemäß Fig. 9. Fig. 10 is a horizontal cross section through the Configu ration of 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.Referring to FIG. 1, an auger 10 having a hollow core tube, and a continuous from start to finish Wen del is screwed to a predetermined depth in such a way into the ground 11, that no ground is conveyed upwardly. So there is only a displacement of soil 11 due to the volume of the drill. During the screwing in suspension 12 is given through outlet openings on the drill tip from above through the core tube into the soil 11 from.
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.If according to FIG. 2 of the desired first depth portion 1 is reached, the speed of the auger 10 will hold beibe or increased without a further drilling is guided by. Speeds from 10 to 100 rpm can be driven here. Because of the stationary rotation, the bottom is sheared off at the borehole wall 13 . At the same time, according to the arrows 14, further Sus pension 12 is added and mixed with the loosened soil to form a mushy liquid. The correct viscosity is reached if, due to the consistency, there is no upward conveyance and the auger only carries out a stirring and mixing movement. Due to the higher speed without feed, any blocked openings for the suspension are opened again.
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. Fig. 3 shows the final state of this first drilling phase, in which a liquid column 15 was generated with the proportions described above. By diffusion of the binder particles, which is supported by the liquid pressure in the liquid column 15 , a cylindrical filter cake 16 is formed . The formation of the filter cake 16 is automatically completed when it is dense or thick enough that no further suspension 12 from the liquid column 15 can penetrate into the surrounding soil 11 .
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.As soon as this process is completed, the method steps described above are repeated according to FIGS. 4 to 6, the auger 10 being sunk by a further length section to a depth 11 . These three successive process steps can be repeated as required to produce a long drill column.
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.As soon as the final depth is reached according to FIG. 7, the auger 10 is pulled out of the soil 11 according to arrow 17 while rotating. Here, the rotational direction (preferably backward) by appropriate selection and a ratio of rotational speed and drawing speed of the screw pressure exerted downwards on the consignment in viscose stenz liquid column 15 located. The rotation of the auger 10 is a homogenization of the liquid column 15 to the full length he reaches.
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.If the added suspension 12 consists of a self-hardening water and binder mixture, it remains in place as a mixture with the soil in order to harden there to the desired mortar column.
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. If, instead, a non-hardening suspension 12 according to FIG. 8 is used, after reaching the final depth and pulling back the auger 10 without rotating it, concrete 19 is poured in via the core tube, which displaces the liquid column 18 and surface from the borehole to the earth expresses where the mixture is disposed of.
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. FIG. 9 shows a drill configuration with three parallel augers 10, 20 , 30 arranged directly next to one another, which in the same way as in the example described above each have a hollow core tube and a spiral going from bottom to top. They are arranged on a common carrier 40 , which is only schematically indicated in FIG. 9 with the aid of a double dash-dotted line in order to keep FIG. 9 clearly arranged. The carrier 40 can comprise connections at the base as well as connections at the drill tips (not shown) which support the parallel guidance of the drills 10, 20, 30 . To compensate for torques and to prevent the plane which is determined by the three augers 10 , 20 , 30 from twisting with increasing depth, not all augers 10, 20, 30 rotate in the same direction. There may also be a combination of left and right hand turns. The individual augers 10 , 20 , 30 can also be operated at different speeds to optimize mixing and filter cake formation.
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.With the drill assembly of FIG. 9, the process steps described in Figs. 1 to 7 or 8 are performed to form a grout wall in the ground.
Aus der Fig. 10 ist hierbei schematisch der Querschnitt des Filterkuchens 16 und des daraus entstehenden Stützmantels veranschaulicht.From Fig. 10, the cross section of the filter cake 16 and the resulting supporting jacket is here schematically illustrated.
Claims (5)
- 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).
- a) screwing a auger ( 10 ) into the soil ( 11 ) to a predetermined depth while displacing the soil ( 11 ) and without promoting soil upwards;
- b) shearing off the soil between the coils on the borehole wall ( 13 ) by rotating the auger ( 10 ) on the spot without advance or feed and at the same time adding hardening suspension ( 12 ) via the drill tip and mixing with the loosened soil Formation of a liquid column ( 15 ), in which due to the consistency of the pulpy liquid from ge dissolved soil and suspension ( 12 ) there is no promotion of the liquid upwards, the direction of rotation from step a) being maintained or reversed, or changed several times becomes;
- c) formation of a cylinder-shaped filter cake ( 16 ) by diffusion of particles from the liquid column ( 15 ) into the liquid column ( 15 ) surrounding soil ( 11 ) to produce a supporting body;
- d) repeating steps a) to c) until he reach the final depth, the auger ( 10 ) being sunk by a further length;
- e) pulling out the auger ( 10 ) with simultaneous execution of rotations for the purpose of homogenizing the liquid column ( 15 ).
- 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.
- a) screwing a auger ( 10 ) into the soil ( 11 ) to a predetermined depth while displacing the soil ( 11 ) and without promoting soil upwards;
- b) shearing the soil between the coils on the borehole wall ( 13 ) by rotating the auger ( 10 ) on the spot without advance or feed and at the same time adding non-hardening suspension ( 12 ) over the drill tip and mixing with the loosened soil to form a liquid column ( 18 ), in which cher due to the consistency of the pulpy liquid from dissolved soil and suspension ( 12 ) no promotion of the liquid takes place, the direction of rotation from step a) being maintained or reversed, or changed several times becomes,
- c) formation of a cylinder-shaped filter cake ( 16 ) by diffusion of particles from the liquid column ( 15 ) into the liquid column ( 15 ) surrounding soil ( 11 ) to produce a supporting body;
- d) repetition of steps a) to c) until he reach the final depth, the auger ( 10 ) being sunk by a further length;
- e) pulling out the auger ( 10 ) without rotating it with the addition of concrete ( 19 ) over the drill tip, the liquid column ( 18 ) being displaced upward out of the borehole.
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| R071 | Expiry of right |