DE4417887A1 - Schonende Stabilisierung weichen Untergrunds mit Schnecke, Rohr und Pulver - Google Patents

Description

In der Patentschrift "Verfahren zum Einpressen von Pulver in weichem Boden" (P 41 25 576.3) sind die Vorteile einer Baugrundstabilisierung durch Einpressen von trockenem Mi­ neralpulver beschrieben. Eine leistungsfähige Einpreßlanze ist in der Patentschrift "Gerät und Verfahren zur Stabilisierung und Erkundung weichen Untergrunds" (P 43 04 816.1) dargestellt. Die nachstehend beschriebene Erfindung vereint die Vorteile der beiden vorge­ nannten durch Verwendung einer Schnecke in einem Rohr.

Der prinzipielle Geräteaufbau ist in Fig. 1 gezeigt. Das Rohr (1) wird mittels eines An­ triebs (2) an einer Lafette (3) in den Boden vorgetrieben. Im Rohr befindet sich eine Förderschnecke (4), die außen einen drehenden (5) und einen drückenden (6) Antrieb an derselben Lafette aufweist. Die Lafette ist verschiebbar gehalten (7). Auf verschiebbarer Unterlage (8) befindet sich ein Vorratsbehälter (9), aus dem mittels Kompressor (10) durch eine Leitung (11) Pulver in eine Seitentasche (12) am Rohranfang eingeführt wird.

Die Arbeitsweise ist in Fig. (2) vereinfacht dargestellt. Rohr und Schnecke werden gemein­ sam in den zu stabilisierenden Bodenbereich vorgetrieben (a). Wenn der Boden sehr weich ist, geschieht dies allein durch Verdrängen. Ein Entweichen des Bodenwassers wird durch ein dann geschlossenes Schiebe- oder Klappventil oder durch verdichtetes Pulver am Ende der Schnecke verhindert. Die Schnecke kann beim Eintreiben des Rohrs im Vorwärtsgang drehend Bodenmaterial herausfördern. Mittels Druckluft in einem nach unten führenden Rohr kann das Entweichen des Bodenwassers verhindert und das Abführen von Bodenma­ terial mit der Schnecke unterstützt werden.

Durch Rückwärtsdrehen der Schnecke wird seitlich von oben zugeführtes Pulver im Rohr an dessen Ende gefördert und dort verdichtet (Fig. 2b). Dies geschieht kontinuierlich mit beliebiger kontrollierter Pulvermenge. Der umgebende verdrängte Boden wird verdichtet und gibt an das saugende Pulver das überschüssige Wasser ab. Dadurch wird der Boden so­ fort verdichtet, also steifer und fester gemacht, ohne daß es zu weiträumigen Störungen und damit verbundenen Verformungen kommen muß. Dies kann wiederholt nach schrittweisem Ziehen des Rohrs und der Schnecke geschehen, so daß säulenartige Verfestigungsbereiche entstehen (c). Andere Formen von Verfestigungsbereichen lassen sich ebenfalls erzielen. Anders als beim Einpressen von Flüssigkeiten und Suspensionen ist ein weiteres und unkon­ trollierbares Ausbreiten des Einpreßmaterials unschädlich, da es dem Boden seine übrigen Funktionen nicht nimmt.

Zwei Varianten mit zusätzlichem Ventil zeigt Fig. 3. Eine verschiebliche Doppelkegelspitze (vgl. o.g. Erfindung) ist beim Eintreiben des Rohrs geschlossen, beim Einbringen des Pul­ vers in den Boden geöffnet (a). Die gleiche Wirkung hat ein Klappventil (b). Damit wird das Eindringen von Bodenwasser in das Rohr verhindert. Dies geschieht jedoch bereits durch das verdichtete Pulver vor dem Ende der Schnecke, so daß ein Ventil nur ausnahmsweise erforderlich ist.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung für relativ lange Bohrungen. Die Schnecke weist nur am Rohrende breite Wendel auf und ist nach oben verjüngt, um die Mantelreibung dort zu vermeiden. Die beim Verdichten des eingebrachten Pulvers ausgepreßte Luft entweicht durch ein Filter am Schneckenanfang. Das Pulver wird durch einen Seitenkanal mittels Druckluft zugeführt.

Fig. 5 zeigt einige Anordnungen, die unter Flächengründungen in Frage kommen. Ist der Boden direkt unter einem bestehenden Fundament zu stabilisieren (a), sind Bohrungen in und neben diesem auszuführen, durch die mit dem Gerät Pulver eingeführt wird. Da­ mit wird das Fundament unterstopft und der tragende Boden darunter verdichtet, so daß die Setzungen nicht mehr zunehmen. Liegt eine weiche Bodenschicht tiefer unter einem bestehenden Fundament, werden die Bohrungen dorthin geführt (b). Neben der Stabilisie­ rung kann dann wegen der ausgleichenden Schicht darüber auch eine kontrollierte Hebung des Fundaments erzielt werden. Für die Flächengründung eines Neubaus kann zu weicher Untergrund durch eine Gruppe von Pulversäulen stabilisiert werden (c). Erforderlich ist lediglich eine für das Gerät hinreichend tragfähige Deckschicht. Die Empfindlichkeit des weichen Bodens spielt wegen der sofort stabilisierenden Saugwirkung des Pulvers kaum eine Rolle. Dies ist ein Vorteil gegenüber konkurrierenden Stabilisierungsverfahren wie der Hochdruckinjektion oder dem Rüttelstopfverfahren mit Schotter.

Fig. 6 zeigt einige Varianten zur Stabilisierung alter Holzgründungen. Eine im wei­ chen Boden schwimmende Lotpfahlgruppe (a) wird durch Einpressen von Pulver zu einem tragfähigeren Verbundkörper. Genügt dies nicht, können säulenförmige Pulverbereiche einen härtenden Zusatz und einen Bewehrungskorb erhalten und dadurch als Unterfan­ gungspfähle tragen. Ein infolge Luftzutritt angefaulter und gegebenenfalls durch Erosion teilweise ausgespülter Gründungsbereich kann durch Einstopfen von Pulver stabilisiert wer­ den (b). Um die zu verbessernden Zonen zu erreichen, sind im allgemeinen Bohrungen durch das Fundament darüber erforderlich. Das hineingestopfte Pulver ist nach dem Ansaugen von Wasser überdies so dicht, daß Holzgründungsteile gegen weiteren Luftzutritt geschützt sind. Wenn die Verrottung zu weit fortgeschritten ist, können zusätzlich die mit Fig. 6a schon beschriebenen Pfähle eingebracht werden (c). Der Bewehrungsbereich erstreckt sich nur über den nicht mehr tragfähigen und mit Stopfen allein nicht hinreichend stabilisier­ baren Untergrundbereich und ist mit dem Tragwerk darüber kraftschlüssig verbunden. Im Boden darunter genügt - soweit überhaupt erforderlich - ein Stopfen ohne Bindemittel und Bewehrung.

Das Verfahren eignet sich auch zur Verankerung einer Baugrubenumschließung in weichem Boden unter Grundwasser (Fig. 7). Die Wand wird durch Schräganker gehalten (a). Ebenso kann auch die Sohle durch Anker gehalten werden (nicht im Bild). Beim Durchbohren der Wand wird das Ausfließen des drückenden Wassers dadurch verhindert, daß vorher mit einer kleineren Bohrung und Schnecke eingebrachtes und verdichtetes Pulver wie eine Stopfbuchse wirkt (b). Beim Vortreiben von Rohr und Schnecke wird kontinuierlich Pulver eingepreßt (c). Beim Ziehen von Rohr und Schnecke bleibt der zentrale Bewehrungsstab liegen und wird in nachgepreßtes Pulver eingebettet (d). Der so entstehende Anker hat einen beliebig großen Durchmesser und gibt damit dem Verbundsystem aus stellenweise verdichtetem Boden, verdichtetem vollgesogenen Pulver und Zugankern die erforderliche Tragfähigkeit und Steifigkeit. Für eine Dauerverankerung erhält das Pulver einen abbindenden Zusatz zum Schutz der Zugglieder vor Korrosion und Erosion.

Claims (18)

1. Gerät und Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit und Steifigkeit weichen Untergrunds unter Vermeidung weiträumiger Verformungen, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Schnecke in einem Rohr mineralisches Pulver in den Untergrund einge­ bracht und verdichtet wird.

2. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr zusammen mit der Schnecke und dem Pulver zwischen beiden in den weichen Boden eingedrückt wird.

3. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einführen des Rohrs in weniger weiche Bodenbereiche Bodenmaterial durch die Schnecke gelöst und durch das Rohr abgefördert wird.

4. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Schnecke Pulver zum Rohrende nachgeführt, in den Boden eingedrückt und verdichtet wird.

5. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren gemäß Anspruch 4 nacheinander an verschiedenen Punkten der Rohrachse ausgeführt wird.

6. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Kegel- oder Klappventil am Rohrende beim Eintreiben des Rohrs geschlossen und beim Eintreiben des Pulvers in den Boden geöffnet ist.

7. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft im Rohr zum Fernhalten des Grundwassers, zum leichteren Abführen des Bodens im Rohr und/oder zum Heranführen des Pulvers in einer separaten Leitung verwendet wird.

8. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke nur am äußeren Ende eines langen Bohrrohrs Wendel aufweist.

9. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke an ihrem Ende eine Bohrkrone aufweist.

10. Gerät und Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr drehbar ist und am Ende eine Bohrkrone aufweisen kann.

11. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver am Rohrende aus einer Seitentasche einströmt und dorthin mittels Druck­ luft befördert werden kann.

12. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Druckpfahls mit dem Rohr ein es umschließender Bewehrungs­ korb eingeführt und durch Einbringen des Pulvers von diesem umhüllt wird.

13. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Zugpfahls oder Ankers ein zentraler Zugstab mit Rohr und Schnecke eingeführt und in das eingebrachte Pulver eingeschlossen wird.

14. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchbohren einer Wand oder Sohle an drückendem Grundwasser das Pulver wie in einer Stopfbuchse wirkt.

15. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß säulen- oder knollenartige Bereiche nebeneinander unter einer Flächengründung vor oder nach deren Herstellung eingebracht werden.

16. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beliebig geformte Stopfbereiche in und um alte Holzgründungen zu deren Stabilisie­ rung eingebracht werden.

17. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anker gemäß Anspruch 13 mit Stopfbuchsen gemäß Anspruch 14 durch wasserdruck­ haltende Wände und Sohlen in den Boden eingebracht werden.

18. Gerät und Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mineralische Pulver mit beliebiger Kornverteilung, beliebigen Mineralkomponenten und beliebigen sonstigen Zusätzen zur Anwendung kommen.