DE4413471C1

DE4413471C1 - Method for prodn. of horizontal and/or inclined hardened columns in ground

Info

Publication number: DE4413471C1
Application number: DE19944413471
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Ing Tolle; Gerhard Dr Ing Girmscheid; Joern Dipl Ing Seitz
Original assignee: Bilfinger und Berger Bau AG
Current assignee: Bilfinger SE
Priority date: 1994-04-19
Filing date: 1994-04-19
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2014-04-20
Also published as: TW328552B

Abstract

In the area of the outlet (4) on the drill rod (2) a tool is built which is in the position, as stirring and mixing tool (1), to take over the rotation of the drill rod. On being drawn backwards, the tool stirs and mixes the floor material, with simultaneous creation of a fixed column, whereby out of the drill rod and/or out of the stirring and mixing tool emerges a suspension under pressure, which contains hydraulic binder and water. On drawing back the drill rod, firstly water and/or a surface-active dissolved in water and/or a watery clay mineral suspension and/or air emerges from the drill rod and/or out of the stirring and mixing tool under pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von liegenden und/oder geneigten, verfestigten Säulen, z. B. von Erdbeton-Säulen im Baugrund sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und dessen Anwendung.The invention relates to a method for producing lying and / or inclined, solidified columns, e.g. B. from Earth concrete columns in the ground and a device for Implementation of the procedure and its application.

Die Herstellung von liegenden und/oder geneigten, verfestigten Säulen im Baugrund stellt eine neue technische Problematik dar, die derzeit beispielsweise bei der Auffahrung und Sicherung unterirdischer Hohlräume (= Tunnelausbausicherung) noch nicht befriedigend gelöst ist.The production of lying and / or inclined, solidified pillars in the subsoil represents a new technical Problems that are currently at the Drilling and securing underground cavities (= Tunnel expansion protection) has not yet been satisfactorily resolved.

Zum Stand der Technik ist auf die deutsche Offenlegungsschrift 37 18 631 hinzuweisen, die ein Injektionsverfahren zur Herstellung hochverfestigter und tragfähiger Bodenmassen bei der Ausführung von unterirdischen Hohlraumbauten od. dgl., bei dem mit einem Bohr- und Injektionsgerät durch Hochdruckinjektion einer Zementsuspension bzw. einer gleichwertigen aushärtenden Masse ein den Hohlraum einhüllender Injektionskörper gebildet wird, wobei im Bereich der vom Bohr- und Injektionsgerät aufgefahrenen Bohrung, jedoch außerhalb des Injektionskörpers durch Injizieren von Feststoff im Boden ein bestimmter gewünschter, die ursprüngliche oder eine gezielt vorgegebene Lage eines oberhalb der Bohrung befindlichen Bauwerkes einhaltender Spannungszustand im Boden aufrechterhalten wird und daß die Herstellung des Injektionskörpers einerseits und das Aufrechterhalten des Spannungszustandes andererseits von einem zentralen Ansatzpunkt aus gesteuert aufeinander abgestimmt werden. The state of the art is on the German Application 37 37 631 to point out the one Injection process for the production of highly solidified and load-bearing floor masses when executing underground cavities or the like, in which with a Drilling and injection device by high pressure injection one Cement suspension or an equivalent hardening Measure an injection body that envelops the cavity is formed, in the area of the drilling and Injection device opened bore, but outside the Injection body by injecting solid matter into the soil a certain desired one, the original one targeted position one above the hole existing building compliant stress state in Soil is maintained and that the manufacture of the Injection body on the one hand and maintaining the State of tension on the other hand from a central Starting point can be coordinated from each other.

Ferner ist zum Stand der Technik die der Anmelderin vorliegender Offenbarung gehörende deutsche Patentschrift 40 06 320 zu nennen, die eine Vortriebseinheit zum Herstellen einer zielgenauen geradlinigen Bohrung im Vorpreßverfahren, die wahlweise nach dem Bodenentnahme- oder nach dem Bodenverdrängungsprinzip arbeitet, die durch eine Verrohrung abgestützt ist, die ein Führungsrohr aufweist, an das die Bohrungsverrohrung angeschlossen ist und an dessen Vorderseite ein Bohrkopf vorgesehen ist, die zum Abtransport des nach dem Bodenentnahmeprinzip hereingewonnenen Bodens eine Fördereinrichtung aufweist und bei der eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die eine mit Leuchtdioden bestückte Zieltafel aufweist, die im Innenrohr in der Nähe von dessen vorderem Ende angeordnet ist, beschreibt, wobei der Bohrkopf an seiner Vorderseite keilförmig abgeschrägt ist.Furthermore, the applicant's prior art German patent belonging to the present disclosure 40 06 320 to name a propulsion unit for Create a precise, straight bore in the Prepressing process, either after the bottom extraction or works on the principle of displacement, by a Piping is supported, which has a guide tube that the bore piping is connected and to the Front of a drill head is provided for removal of the soil extracted according to the soil extraction principle has a conveyor and one Control device is provided, one with light emitting diodes equipped target plate that is in the inner tube nearby is arranged from its front end describes, wherein the drill head is bevelled on its front is.

Ein solcher Bohrkopf findet vorzugsweise bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens Anwendung.Such a drill head is preferably found at Implementation of the present procedure application.

Ferner ist bezüglich der Beschaffenheit des Bohrkopfs auf die Literaturstelle Stein, Möllers, Bielecki "Leitungstunnelbau", 1988, Seiten 73-75 sowie 195 und 285 hinzuweisen.Furthermore, regarding the nature of the drill head the reference Stein, Möllers, Bielecki "Pipeline tunnel construction", 1988, pages 73-75 and 195 and 285 point out.

Ferner ist auf die Literaturstelle Zeitschrift "Tiefbau, Ingenieurbau, Straßenbau", Juli-Heft 1988, Seite 364 hinzuweisen, die sich mit dem Injizieren von Injektionsgut bei hohem Druck, nämlich von 300 bis 800 bar im Tunnelbau befaßt. Furthermore, reference is made to the journal "Tiefbau, Civil engineering, road construction ", July issue 1988, page 364 to point out that injecting grout at high pressure, namely from 300 to 800 bar in tunnel construction deals.

Schließlich ist auf die Literaturstelle Ulrich, Bohrtechnik, Seite 224 hinzuweisen, die sich mit dem Bohren, Drehen des Bohrgestänges, mit dem Injizieren und dem Ziehvorgang des Bohrrohrs bei der Herstellung eines Dükers befaßt.Finally, the reference to Ulrich, Bohrtechnik, Page 224, which deals with drilling, turning the Drill pipe, with injecting and pulling the Drilled tube involved in the manufacture of a culvert.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur Herstellung von liegenden und/oder geneigten, verfestigten Säulen im Baugrund zu schaffen, das in der Lage ist, diese Säulen preisgünstig und rasch auch über sehr lange Strecken, z. B. über 1000 Meter und darüber auch in beliebiger Breite durch Nebeneinanderanordnung beliebig vieler Säulen anzuordnen.In contrast, the present invention has the object based on such a process for the production of lying and / or inclined, solidified columns in the To create building ground that is able to support these pillars inexpensive and fast even over very long distances, e.g. B. over 1000 meters and above in any width Arrange any number of columns next to each other.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß durch die Parameter des Hauptanspruchs 1 gelöst.This task is initiated in a procedure mentioned genus according to the invention by the parameters of Main claim 1 solved.

Das Bodenmaterial kann beim erfindungsgemäßen Verfahren bei der Schaffung von sogenannten Erdbetonsäulen als Zuschlagstoff Verwendung finden. Bei der Schaffung von Zementsäulen wird dagegen das in der Bohrlinie befindliche Bodenmaterial z. B. durch die Bentonitsuspension ausgeschlämmt bzw. ausgeschleust.In the method according to the invention, the soil material can the creation of so-called concrete pillars as Use aggregate. With the creation of cement pillars, however, that is in the Drilling line soil material z. B. by the Bentonite suspension slurried or discharged.

Mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die hierzu geoffenbarten Vorrichtungselemente nebst Verwendungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen offenbart. Several embodiments of the method according to the invention as well as the device elements disclosed in addition to this Uses of the subject of the invention are in the Subclaims disclosed.

Der erste Verfahrensschritt ist also das Vortreiben eines Bohrgestänges ausgehend vom Eingang zum Ausgang. Dabei kann, nach einer bevorzugten Ausführungsform, während des Bohrvorgangs Bentonitsuspension aus im Bereich des Bohrkopfs angeordneten Austrittsöffnungen ausgespritzt werden.The first step in the process is the advancement of one Drill pipe starting from the entrance to the exit. In doing so, according to a preferred embodiment, during the Drilling process bentonite suspension from in the area of the drill head arranged outlet openings are injected.

Der Bohrvorgang kann beispielsweise nach den an sich dem Stand der Technik gut bekannten Bohrverfahren durchgeführt werden, wie sie beim Verlegen von Pipelines angewendet werden. Dabei werden während des Bohrens im allgemeinen kontinuierlich Daten zur Bestimmung der jeweils relativen Lage des Bohrkopfs an einen Kontrollstand übermittelt. Stellt die überwachende Person eine Abweichung zu dem vorgegebenen Bohrkurs fest, wird das Gestänge in seiner Lage korrigiert.The drilling process can, for example, according to the Drilling processes well known in the art as applied when laying pipelines become. Doing this generally during drilling continuous data to determine the relative Location of the drill head transmitted to a control station. Does the supervising person deviate from that predetermined drilling course, the rod will be in its position corrected.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein solcher Bohrkopf verwendet, der um einen Winkel von 0,1°- 12° abgeknickt ist.In the method according to the invention, preferably a uses such a drill head that is at an angle of 0.1 ° - Is bent 12 °.

Sobald der Bohrkopf an der vorbestimmten Stelle den Ausgang erreicht hat, erfolgt dessen Entfernung und anschließend die Anbringung eines solchen Werkzeugs an das Bohrgestänge, das in der Lage ist, als Rühr- und Mischwerkzeug die Drehung des Bohrgestänges bei dessen Zurückziehung zu übernehmen, wobei das Bodenmaterial rührend gemischt wird, unter gleichzeitiger Schaffung beispielsweise einer Erdbeton- Säule, indem aus dem Bohrgestänge unter Druck eine Zement- Wasser-Suspension ausgespritzt wird. Once the drill head at the predetermined point the exit has reached, it is removed and then the Attaching such a tool to the drill pipe that is able, as a stirring and mixing tool, the rotation of the Take over drill pipe during its withdrawal, whereby the soil material is mixed by stirring simultaneous creation of, for example, an earth concrete Column by pressing a cement Water suspension is sprayed out.

Dabei wird beim Zurückziehen des Bohrgestänges vorzugsweise stets weiteres Gestänge angesetzt.It is preferred when pulling back the drill pipe always attached further linkage.

Im folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der bei liegenden Fig. 1 bis 6 weiterhin erläutert, die gleichzeitig zur Illustrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dienen, die bei der Durchführung des offenbarten neuen Verfahrens zur Anwendung gelangen.In the following, an exemplary embodiment of the method according to the invention is further explained with reference to the accompanying FIGS. 1 to 6, which at the same time serve to illustrate the devices according to the invention which are used in the implementation of the disclosed new method.

Embodiment

Nach Installierung des an sich bekannten Überwachungssystems wird nach den Prinzipien des gleichfalls bekannten "Directional-Drilling-Verfahrens", das in der Technik des Verlegens von Pipelines angewendet wird, das sogenannte Tracker-Kabel verlegt und auf der Oberfläche befestigt.After installing the known surveillance system is also known according to the principles of "Directional drilling method", which in the technique of Laying pipelines is used, the so-called Tracker cable laid and attached to the surface.

Sodann beginnt die Bohrung am Eingang. Der Bohrkopf hat beispielsweise einen Durchmesser von ca. 20 cm, das Bohrgestänge einen solchen von ca. 12,5 cm. Beim Abbohren wird eine Bentonit-Wasser-Suspension durch das Bohrgestänge gepumpt, die anschließend aus dem Bohrkopf ausgespritzt wird und in den Boden eindringt. Die Bentonit-Wasser-Suspension dient zur Schmierung beim Abbohren und zur Stützung des Bohrlochs bzw. der Bohrung.Then the drilling begins at the entrance. The drill head has for example, a diameter of about 20 cm Drill pipe of about 12.5 cm. When drilling becomes a bentonite-water suspension through the drill pipe pumped, which is then sprayed out of the drill head and penetrates the ground. The bentonite-water suspension is used for lubrication when drilling and to support the Borehole or the bore.

Der Startwinkel beträgt 10°-12°; nach Erreichen der erforderlichen Tiefe verläuft die Bohrfahrt horizontal. Gegen Ende der Bohrfahrt steigt der Bohrer wieder an, um am Ausgang anzugelangen. The starting angle is 10 ° -12 °; after reaching the The required depth is horizontal. At the end of the drilling run, the drill rises again in order to Arrive at exit.

Der Bohrkopf 5 wird dann losgeschraubt und anschließend an das Bohrgestänge 2 ein solches Werkzeug angebaut, dessen Wesen im Patentanspruch 1 dargelegt und das weiter unten anhand der Fig. 2, 2a und 3 erläutert ist. Während dieses Rühr- und Mischwerkzeug 1 vom Ausgang 4 zum Eingang 3 zurückgezogen wird, wird neues Bohrgestänge angeschraubt.The drill head 5 is then unscrewed and then such a tool is attached to the drill string 2 , the essence of which is set out in claim 1 and which is explained further below with reference to FIGS. 2, 2a and 3. While this stirring and mixing tool 1 is being withdrawn from outlet 4 to inlet 3 , new drill rods are screwed on.

Dieses kombinierte Rühr- und Mischwerkzeug 1 kann, nachdem der ursprüngliche Eingang 3 wieder erreicht ist, durch ein konstruktiv gleiches, erfindungsgemäßes Rühr- und Mischwerkzeug 1 ersetzt werden, dessen Durchmesser jedoch größer ist als derjenige des zunächst eingesetzten Rühr- und Mischwerkzeugs.After the original entrance 3 is reached again, this combined stirring and mixing tool 1 can be replaced by a structurally identical stirring and mixing tool 1 according to the invention, but the diameter of which is larger than that of the initially used stirring and mixing tool.

Falls der Einsatz eines zweiten und gegebenenfalls dritten Rühr- und Mischwerkzeugs, dessen Durchmesser nochmals größer ist als derjenige des unmittelbar zuvor benutzten Rühr- und Mischwerkzeugs, erfolgt die Ausspritzung der Zement- Wassersuspension erst beim letzten Durchzug des Mischwerkzeugs.If the use of a second and possibly third Mixing and mixing tool, the diameter of which is even larger is that of the stirring and Mixing tool, the cement is ejected Water suspension only the last time the Mixing tool.

Dabei erfolgt jeweils ein Ziehen dieses Rühr- und Mischwerkzeugs vom Ausgang zum Eingang, wobei also das Ausspritzen der Zementsuspension in der Regel lediglich beim letzten Durchziehvorgang stattfindet.Each time this stirrer and is pulled Mixing tool from the exit to the entrance, so that The cement suspension is usually only sprayed out when last swiping takes place.

Die Röhreninnenwand ist dabei in der Regel mit Bentonit geschmiert und stabilisiert. Das Ausspritzen der Bentonit- Suspension und das Ausspritzen der Zement-Wasser-Suspension erfolgt grundsätzlich aus den gleichen Lochanordnungen des Bohrgestänges und/oder des Rühr- und Mischwerkzeuges. The inner tube wall is usually with bentonite lubricated and stabilized. Injecting the bentonite Suspension and the spraying of the cement-water suspension basically takes place from the same hole arrangements of the Drill pipe and / or the stirring and mixing tool.

Bei den Durchziehvorgängen des erfindungsgemäßen Rühr- und Mischwerkzeugs erfolgt in der Regel ständig eine Drehung des Bohrgestänges und damit auch des einstückig mit dem Bohrgestänge verbundenen Rühr- und Mischwerkzeugs.In the pulling of the stirring and Mixing tool is usually a rotation of the Drill pipe and thus also in one piece with the Drill pipe associated mixing and mixing tool.

Nach dem letzten Durchziehvorgang entsteht eine verfestigte Säule in liegender und/oder zur Horizontalen geneigten Position, wobei eine Mischung aus Boden, Bentonit, Zement und Wasser zur Erhärtung gelangt und im vorliegenden speziellen Fall Druckfestigkeiten von < 10 kp/cm² erzielt werden. Grundsätzlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch verfestigte Säulen hergestellt werden, die keine Bodenanteile enthalten.After the last pulling process, a solidified one is formed Column lying and / or inclined to the horizontal Position, being a mixture of soil, bentonite, cement and water to harden and in the present special case compressive strengths of <10 kp / cm² achieved become. Basically, with the invention Process also solidified columns that are made contains no soil.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Bohrung des Bodens B, wobei der Eingang, also die Eintrittsstelle des Bohrgestänges 2 mit dem Symbol 3 und der Ausgang mit dem Symbol 4 gekennzeichnet ist. Fig. 1 shows a vertical section through the bore of the bottom B, the entrance, that is, the entry point of the drill string 2 is marked with the symbol 3 and the exit with the symbol 4 .

Mit 5 ist der Bohrkopf gekennzeichnet. Der Winkel zwischen der Achse des Bohrgestänges 2 und der Horizontalen beträgt am Eingang ca. 10°- 12°.The drill head is identified by 5 . The angle between the axis of the drill pipe 2 and the horizontal is approx. 10 ° - 12 ° at the entrance.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Rühr- und Mischwerkzeug in der Ausführungsform gemäß Anspruch 6 in einer Vorderansicht. Mit 7 sind die Speichen bezeichnet; mit dem Symbol 10′ sind in den Speichen 7 angeordnete Suspensionsaustrittsöffnungen bezeichnet. Fig. 2 shows the stirring and mixing tool according to the invention in the embodiment according to claim 6 in a front view. With 7 the spokes are designated; with the symbol 10 'arranged in the spokes 7 suspension outlet openings are designated.

Fig. 2a zeigt dieses Rühr- und Mischwerkzeug in der Draufsicht. Dieses rührende Mischwerkzeug ist insgesamt mit dem Symbol 1 gekennzeichnet. Es besteht aus einem vorzugsweise an beiden Rändern angeschärften Kranz 6, der über Speichen 7 einstückig mit dem Bohrgestänge 2 in Verbindung steht, wobei sowohl am Kranz 6 als auch an den Speichen 7 Bohrmeißel angeordnet sind, die mit dem Symbol 9 gekennzeichnet sind. Fig. 2a shows this stirring and mixing tool in plan view. This stirring mixing tool is identified overall by the symbol 1 . It consists of a rim 6 , preferably sharpened on both edges, which is connected in one piece to the drill string 2 via spokes 7 , with drill bits, which are identified by the symbol 9 , being arranged both on the rim 6 and on the spokes 7 .

Diese Bohrmeißel haben eine ausgezeichnete Rührwirkung bezüglich des Bodens. Das Rühr- und Mischwerkzeug 1 steht in fester, vorzugsweise in einstückiger Verbindung mit dem Bohrgestänge 2, das vorzugsweise in der Nähe des Drehkranzes Austrittsöffnungen 10 für die Zement- Wassersuspension bzw. gegebenenfalls auch für eine Bentonit-Suspension aufweist.These drill bits have excellent soil stirring properties. The stirring and mixing tool 1 is in a fixed, preferably one-piece connection with the drill pipe 2 , which preferably has outlet openings 10 for the cement-water suspension or possibly also for a bentonite suspension in the vicinity of the slewing ring.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rühr- und Mischorgans. Fig. 3 shows another embodiment of the stirring and mixing device according to the invention.

Hier bedeutet wiederum das Symbol 2 das Bohrgestänge mit den im Bereich des Zylinderorgans 11 angeordneten Austrittsöffnungen 10 für die Zement-Wassersuspension bzw. für die Bentonit- Wassersuspension. Das Zylinderorgan 11 ist über Streben 12, die möglichst scharfkantig ausgebildet sind, in fester Verbindung und vorzugsweise einstückig mit dem Bohrgestänge 2 verbunden und wirken als Rühr- und Mischorgane. Here again the symbol 2 means the drill pipe with the outlet openings 10 arranged in the area of the cylinder member 11 for the cement-water suspension or for the bentonite-water suspension. The cylinder member 11 is connected via struts 12 , which are formed as sharp as possible, in a fixed connection and preferably in one piece to the drill string 2 and act as stirring and mixing members.

Gegebenenfalls kann, in Zugrichtung gesehen, hinter dem eigentlichen Rühr- und Mischorgan ein ringförmiges Organ 8 angeordnet sein, das über paddelförmig ausgebildete Mischorgane 14 mit dem Bohrgestänge 2 verbunden ist.If necessary, seen in the pulling direction, an annular member 8 can be arranged behind the actual stirring and mixing member, which is connected to the drill pipe 2 by paddle-shaped mixing members 14 .

Vorzugsweise ist der Durchmesser des ringförmigen Organs 8 geringfügig größer als der Durchmesser des Zylinderorgans 11.The diameter of the annular member 8 is preferably slightly larger than the diameter of the cylindrical member 11 .

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind beide Außenkanten des ringförmigen Organs 8 angeschärft.According to a further preferred embodiment, both outer edges of the annular member 8 are sharpened.

Naturgemäß hat das ringförmige Organ 8 die gleiche Umdrehungszahl wie das Zylinderorgan 11; das ringförmige Organ dient infolge seiner Paddelorgane zur weiteren Verbesserung des Mischprozesses bzw. zur Vermischung von Boden, Zement-Suspension, Wasser und gegebenenfalls Bentonit.The ring-shaped member 8 naturally has the same number of revolutions as the cylinder member 11 ; Due to its paddle organs, the ring-shaped organ serves to further improve the mixing process or to mix soil, cement suspension, water and optionally bentonite.

Mit dem Symbol 1 ist auch in Fig. 3 die Gesamtheit des erfindungsgemäßen Rühr- und Mischorgans bezeichnet, das sowohl lediglich aus dem zylinderförmigen Organ 11 als auch aus einer Kombination von zylinderförmigem Organ 11 und ringförmigem Organ 8 bestehen kann. The symbol 1 also denotes the entirety of the stirring and mixing element according to the invention in FIG. 3, which can consist only of the cylindrical element 11 and of a combination of the cylindrical element 11 and the ring-shaped element 8 .

In den Fig. 4 und 5 ist die Ausführungsform vorliegender Erfindung dargestellt, bei der nach den Prinzipien des Hochdruckinjektionsverfahrens, vorzugsweise bei Drücken zwischen 300 und 600 bar, die Ausspritzung der Tonmineral- Suspension und/oder der Suspension aus hydraulischem Bindemittel und Wasser durchgeführt wird. Dabei übernimmt der Hochdruckinjektionsstrahl die Funktion des Rühr- und Mischorgans.In Figs. 4 and 5, the embodiment of the present invention is shown, preferably at pressures between 300 and 600 bar, the ejection of the clay mineral suspension and / or suspension is made from a hydraulic binder and water in accordance with the principles of the high pressure injection method. The high-pressure injection jet takes on the function of the stirring and mixing element.

In Fig. 4 ist mit Bezugszeichen 17 der Boden, mit 2 das Bohrgestänge und mit 18 der Düsenstock am Ende des Bohrrohrs, der mit letzterem volumenmäßig in Verbindung steht und der mindestens eine Austrittsöffnung 10 aufweist, gekennzeichnet.In Fig. 4 the reference number 17 denotes the bottom, 2 the drill pipe and 18 the nozzle assembly at the end of the drill pipe, which is connected in volume terms to the latter and which has at least one outlet opening 10 .

Aus dieser Öffnung 10 tritt unter den Bedingungen des Hochdruckinjektionsverfahrens die gewählte Suspension aus und durchdringt unter der Wirkung des hohen Drucks in der in Fig. 4 gezeichneten Weise den Bodenbereich 17a.Under the conditions of the high-pressure injection process, the selected suspension emerges from this opening 10 and, under the effect of the high pressure, penetrates the bottom region 17 a in the manner shown in FIG. 4.

Anstelle einer Injektionsaustrittsöffnung 10 kann der Düsenstock 18 auch mehrere Austrittsöffnungen 10 umfangsverteilt aufweisen.Instead of an injection outlet opening 10 , the nozzle assembly 18 can also have a plurality of outlet openings 10 distributed over the circumference.

Es bleibt dann eine fakultative Maßnahme, ob das Bohrgestänge beim Zurückziehen und beim Ausspritzen der gewählten Suspension zusätzlich noch gedreht wird oder nicht. It then remains an optional measure whether that Drill pipe when pulling back and spraying the selected suspension is additionally rotated or Not.

In Fig. 5 bedeuten die gleichen Bezugsziffern die gleichen Elemente. Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 4, wobei zwei Injektionsstrahlaustrittsöffnungen 10a und 10b vorhanden sind.In Fig. 5, the same reference numerals mean the same elements. FIG. 5 shows a section through the representation of FIG. 4, two injection jet outlet openings 10 a and 10 b being present.

Weitere Einzelheiten des sogenannten Injektionsgestänges, das bei diesem Hochdruckinjektionsverfahren zur Anwendung gelangen kann, sind in den veröffentlichten Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters G 93 12 874 zu entnehmen.Further details of the so-called injection boom, that used in this high pressure injection process can be found in the published documents of the German utility model G 93 12 874.

Fig. 6 zeigt im Prinzip die Anordnung von erfindungsgemäß hergestellten liegenden, verfestigten Säulen in annähernder Kreisform unter Schaffung eines gesicherten Hohlraums 15, wobei sich die Erdbeton- Säulen tangential berühren bzw. teilweise überschneiden. Fig. 6 shows in principle the arrangement of lying, solidified pillars produced according to the invention in an approximately circular shape to create a secured cavity 15 , wherein the earth concrete pillars touch tangentially or partially overlap.

Die kreisförmig angeordneten, erfindungsgemäß hergestellten, liegenden oder geneigt angeordneten, verfestigten Säulen sind mit den Symbolen 16a, 16b, 16c und 16d bezeichnet. Nach einer weiteren Ausführungsform können die einzelnen Säulen voneinander beabstandet und beispielsweise auch nebeneinander angeordnet sein. The circularly arranged, according to the invention, lying or inclined, solidified columns are designated by the symbols 16 a, 16 b, 16 c and 16 d. According to a further embodiment, the individual columns can be spaced apart and, for example, also be arranged next to one another.

Zum Stand der Technik sind zur Herstellung gesicherter Hohlräume die Ausbausicherung durch Tübbings, ferner die Spritzbeton-Tunnelbauweise unter Anwendung von Spritzbeton sowie die Ausbausicherung mit Ausbaubögen, Verzugsmatten und/oder Verzugsdielen, bekannt.The state of the art are used to manufacture secured cavities Tubbings, also the shotcrete tunnel construction using shotcrete as well as the Removal protection with extension arches, warp mats and / or delay boards.

Der endgültige Ausbau des gemäß Fig. 6 gesicherten Hohlraums zum Tunnel findet durch Herstellung des Traggewölbes statt.The final expansion of the cavity to the tunnel secured according to FIG. 6 takes place by manufacturing the supporting vault.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gesicherte Hohlraum ist mit dem Symbol 15 gekennzeichnet.The cavity secured by the method according to the invention is identified by the symbol 15 .

Der "Boden" oder das "Gebirge" bzw. das "Erdreich" außerhalb des gesicherten Hohlraums 15 trägt das Symbol 17. The “floor” or the “mountain range” or the “soil” outside the secured cavity 15 bears the symbol 17 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Rühr- und Mischwerkzeug
2 Bohrgestänge
3 Eingang
4 Ausgang
5 Bohrkopf
6 Kranz
7 Speichen
8 ringförmiges Organ
9 Bohrmeißel
10, 10a, 10b Austrittsöffnungen
11 Zylinderorgan
12 Streben
13 Führungsring
14 paddelförmig ausgebildete Mischorgane, Paddel
15 gesicherter Hohlraum
16 verfestigte Säule
17 Boden
17a Bodenbereich
18 Düsenstock 1 stirring and mixing tool
2 drill pipes
3 entrance
4 output
5 drill head
6 wreath
7 spokes
8 ring-shaped organ
9 drill bits
10 , 10 a, 10 b outlet openings
11 cylinder member
12 struts
13 guide ring
14 paddle-shaped mixing elements, paddles
15 secured cavity
16 solidified pillar
17 floor
17 a floor area
18 nozzle assembly

Claims

1. Process for the production of lying and / or inclined, solidified columns in soils, characterized by the following process features:

a) starting from the entrance ( 3 ), a drill pipe ( 2 ) is driven to the exit ( 4 );
b) the drill head ( 5 ) is removed in the area of the outlet ( 4 );
c) in the area of the exit ( 4 ), a tool is attached to the drill pipe ( 2 ), which is able to take over the rotation of the drill pipe ( 2 ) when pulling back as a stirring and mixing tool ( 1 ), stirring the soil material mix, while creating a solidified column ( 16 ), a suspension containing hydraulic binder and water emerging from the drill pipe and / or from the stirring and mixing tool ( 1 ) under pressure;

2. The method according to claim 1, characterized in that at least one preliminary stage is connected upstream, in which when the drill pipe ( 2 ) is withdrawn, only water and / or a surface-active substance is first dissolved in water and / or an aqueous clay mineral suspension and / or air the drill pipe ( 2 ) and / or emerges from the stirring and mixing tool ( 1 ) under pressure.

3. The method according to claim 2, characterized, that the clay mineral consists of bentonite.

4. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that during the first advancement of the drill pipe ( 2 ) bentonite suspension is sprayed from holes arranged in the area of the drill head ( 5 ).

5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the drill string ( 2 ) is pressed without rotation when driving for the first time.

6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that such a wheel-like tool is used as the stirring and mixing tool ( 1 ), which the stirring and mixing process by means of drill bits ( 9 ), both ring-shaped on the circumference of the fixed wheel-like tool connected to the drill pipe ( 2 ) and arranged on the spokes ( 7 ), and outlet openings ( 10 ) for the bentonite-water suspension or for the cement-water suspension are arranged on this tool.

7. The method according to claim 6, characterized in that the outlet openings ( 10 ) in the spokes ( 7 ) are arranged.

8. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the stirring and mixing tool ( 1 ) consists of a cylindrical, rigidly connected to the drill pipe, provided with bevelled edges organ that exerts a stirring and mixing effect, that the struts ( 12 ), which firmly connect the cylinder member ( 11 ) to the drill pipe ( 2 ), are at the same time stirring members and the drill pipe ( 2 ) within the cylinder member ( 11 ) has outlet openings ( 10 ) from which bentonite-water suspension and / or cement-water suspension emerges.

9. The method according to claim 8, characterized in that behind the cylinder member ( 11 ) spaced in an annular member ( 8 ) paddles ( 14 ) are arranged which are rigidly connected to the rotating drill pipe ( 2 ), the guide ring ( 13th ) is sharp-edged and the paddles ( 14 ), which are also rigidly connected to the guide ring ( 13 ), have openings.

10. The method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that after dismantling the drill head ( 5 ) first the mixing and mixing tool ( 1 ) according to claim 6 and attached at least once through the bore and then after dismantling this stirrer - And mixing tool ( 1 ) the stirring and mixing tool ( 1 ) mounted according to claim 8 and this is pulled at least once through the bore.

11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that a plurality of stirring and mixing tools ( 1 ) are pulled through one after the other, the following stirring and mixing tool ( 1 ) having a larger diameter than the previously pulled stirring and mixing tool ( 1 ) and when pulling through only the last stirring and mixing tool ( 1 ) the cement-water suspension is ejected, whereas when pulling through the previous stirring and mixing tools ( 1 ) the bentonite-water suspension is sprayed out.

12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized, that the suspension emerging from the drill pipe is a Cement water suspension is.

13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that when the stirring and mixing tool ( 1 ) is withdrawn, further drill rods ( 2 ) are always attached in the region of the outlet ( 4 ).

14. The method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that a drill head ( 5 ) is used, which is kinked by an angle of 0.1 ° -12 ° against the drilling axis, and / or which has an inclined front surface .

15. The method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the clay mineral suspension and / or the suspension of hydraulic binder and water from the drill pipe ( 2 ) is sprayed out according to the principles of the high-pressure injection process at pressures between 300 and 600 bar .

16. The method according to claim 15, characterized in that the drill string ( 2 ) does not rotate during the ejection process of the clay mineral suspension and / or the suspension of hydraulic binder and water.

17. The method according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that before spraying out the suspension of hydraulic binder and water, an aqueous clay mineral suspension is sprayed until in the diameter range of the stirring and mixing tools ( 1 ) used A permanent cavity is created, which is filled with a suspension of hydraulic binder and water, the flushed-out soil leaving the bore in the area of the outlet.

18. Device for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that it consists of a stirring and tool ( 1 ), a ring ( 6 ) via spokes ( 7 ) fixed to the drill pipe ( 2 ) is connected, drill bits ( 9 ) being arranged both on the collar ( 6 ) and on the spokes ( 7 ) and also outlet openings ( 10 ) for the outlet of the suspensions in the drill pipe ( 2 ) and / or in the spokes ( 7 ) are arranged.

19. A device for performing the method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that it consists of a cylinder member ( 11 ), the struts ( 12 ), which are sharp-edged, in fixed connection with the drill pipe ( 2 ) stands, outlet openings for the suspensions being arranged on the drill pipe ( 2 ) in the area of the cylinder member ( 11 ).

20. The apparatus according to claim 19, characterized in that it additionally has an annular member ( 8 ) behind the cylinder member ( 11 ), which is firmly connected to the drill rod ( 2 ) via paddle-shaped mixing members ( 14 ) which also have a spoke function .

21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the paddle-shaped mixing members ( 14 ) have openings.

22. Device for carrying out the method according to the principles of the high-pressure injection method, characterized in that a nozzle assembly ( 18 ) is arranged at the end of the drill pipe which has at least one outlet opening ( 10 ) for the high-pressure jet, which acts as a stirring and mixing element.

23. The apparatus for performing the method according to claim 22, characterized in that the nozzle assembly ( 18 ) has a larger diameter than the drill pipe ( 2 ).

24. Application of the method according to at least one of claims 1 to 17, to create a secure cavity ( 15 ), in particular for tunnel expansion.

25. Application of the method according to at least one of the Claims 1 to 17, to create shields for the protection of Buildings or protection from groundwater.

26. Application of the method according to at least one of the Claims 1 to 17, to create sealing aprons at landfills and contaminated deposits.

27. Application of the method according to at least one of the Claims 1 to 17, for general soil stabilization and Ground consolidation.