DK154156B - Apparat til indsproejtning af cementmoertel i et jordlag - Google Patents

Description

DK 154156 B

Opfindelsen angår et apparat til injektion af cement-mørtel i et styrehul, der er boret på forhånd i jorden for derv/ed at størkne og hærdne et underjordisk jordlag rundt om styrehullet, nærmere præciseret et apparat af 5 den i hovedkravets indledning angivne art.

Et sådant apparat af kendt type er forsynet med.en injektionsdyse til cementmørtel og en stråledyse til vand med stor hastighed til løsning af jord. Disse dyser er fæstnet til bundenden af et rør, der kan indsættes i styre-10 hullet og drejes eller løftes uden at dreje røret. Stråledysen udsender en vandstråle med høj hastighed til nedbrydning og knusning af jorden, medens injektionsdysen leverer cementmørtel, der indføres i den løsnede jord, hvorved der dannes en underjordisk masse af hærdnet 15 jord.

Ved anvendelsen af et sådant apparat er det kendt, at nedbrydningsafstanden eller knusningsafstanden for strålestrømmen med den høje hastighed kan forøges, når denne indhylles med en strøm af luft, og en velegnet teknik 20 med anvendelse af sådan luft har været foreslået og er også anvendt i praksis. Denne anvendelse af luft er også ønskelig af en anden grund. Ved den sædvanligt anvendte fremgangsmåde ved opbygning af underjordiske masser af hærdnet jord borer man et aflastningshul i jorden i 25 en vis afstand fra styrehullet, og den løsnede jord transporteres som slam op gennem aflastningshullet til jordoverfladen. Den luft, der udledes sammen med vand-strålen letter transporten af slammet op gennem aflastningshullet.

30 Det kendte injektionsapparat udviser imidlertid visse ulemper, idet den indbyrdes forbindelse mellem vand-stråledysen og cementmørtelinjektionsdysen kun har været genstand for liden eller ingen teknisk overvejelse.

DK 154156 B

z

Det rum, der skabes under jordoverfladen ved hjælp af det med høj hastighed indsprøjtede vand bliver ofte opfyldt med op til liggende jord, der styrter ned i dette rum. Med andre ord har det dannede rum en tendens 5 til at falde sammen, hvorved udledningen af cementmørtel blokeres. Når en sådan blokering finder sted vil slamudløbet fra aflastningshullet ophøre. For betjeningsmandskabet på jordniveau betyder denne tilstand, at cement-mørtelinjektionen ophører, men det er ikke muligt at få 10 overblik over, om årsagen er en sammenstyrtning af den ovenfor omtalte art, en tilstopning af en ledning i cementmør telforsyningssystemet eller eventuelt en mekanisk fejl i en eller anden komponent i systemet. Når der er tale om en tils.topning eller en mekanisk fejl kan dette 15 afhjælpes ved at udtrække røret, inspicere dettes injek tionsapparat ved jordniveau og klargøre den tilstoppede ledning eller reparere den ødelagte komponent, men i tilfælde af, at der er sket en sammenstyrtning af det underjordiske hulrum kan der ikke foretages noget for 20 at afhjælpe dette. Endvidere kan en sådan sammenstyrt ning også finde sted på grund af karakteren af den jord, der omgiver cementmørtelinjektionsapparatet.

Ved et nærmere studium af dette sammenstyrtningsfænomen fra forskellige synsvinkler har det vist sig, at af-25 standen mellem stråledysen og cementmørtelinjektions- dysen har en betydelig indflydelse på dette fænomen. Sædvanligvis er mængden af cementmørtel til et givet volumen jord givet, og tilførselen pr. time af cement-mørtel er begrænset af injektionsapparatet selv. Ved 30 disse to givne betingelser er den hastighed, med hvil ken injektionsapparatet skal føres gennem styrehullet automatisk bestemt. Det er således ønskeligt, at stråle-dysen og injektionsdysen kan arrangeres således, at afstanden mellem disse to dyser kan varieres afhængigt af 35 arten af den jord, som den pågældende cementmørtel skal 3

DK 154156 B

injiceres i.

Den til grund for opfindelsen liggende opgave består i at tilvejebringe et apparat -af den indledningsvis nævnte art, i hvilket afstanden mellem stråledysen og cement-5 mørtelinjektionsdysen kan varieres, således at der opnås den bedst opnåelige funktion i ethvert jordlag.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen som angivet i hovedkravets kendetegnende del.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med 10 henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et apparat til indsprøjtning af cementmørtel fastholdt af en mobil kran, set i sidebillede, fig. 2 viser et tværsnit af det trevæggede drejeled, fig. 3 viser et længdetværsnit af en udførelsesform for et 15 apparat ifølge opfindelsen, fig. 4, 5 og 6 viser tværsnit af det i fig. 3 viste apparat langs henholdsvis linierne A-A, B-B og C-C, fig. 7 viser et langsgående tværsnit af en anden udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, og 20 fig. 8, 9 og 10 viser tværsnit af det i fig. 7 viste apparat langs henholdsvis linierne D-D, E-E og F-F.

Fig. 1 viser en cementmørtelsøjle H, der er under dannelse i et underjordisk jordlag E under anvendelse af et apparat ifølge opfindelsen. Først bores et styrehul 12 25 i jorden, og i en vis afstand fra dette hul 12 bores derefter et aflastningshul 14. I styrehullet 12 ind-

DK 154156B

4 sættes et rør 18, hvis bundende bærer et apparat 16 ifølge opfindelsen. Den øverste ende af dette rør hænger fra en løftekrog på en kran 24, der er rigget til på jordens overflade, idet røret 18 er understøttet ved hjælp af et drejeled 2Q. På et mellemliggende punkt på 5 røret over jordniveau fastholder en drejelig understøtning 22, der er rigget til på jordens overflade, røret således, at dette kan dreje og glide. Til drejeleddet 20 er koblet tre slanger 50, der leverer vand, luft og cementmørtel fra respektive forsyningskilder. Apparatet 10 16 indsættes i styrehullet 12. Det kan bevæges i lodret retning ved hjælp af kranen 24 og drejes ved hjælp af den drejelige understøtning 22, medens apparatet injicerer cementmørtel i den løsnede jord til dannelse af den ønskede søjlebetonmasse H. Overflødig jord udledes 15 som slam S til jordens overflade gennem aflastningshullet 14.

Fig. 2 viser et langsgående tværsnit igennem centerlinien for drejeleddet 20·, cter· er af kendt opbygning,- og som er fæstnet til den øverste ende af røret 18. Drejeleddet 20 20 består i hovedsagen af en stationær ydre bøsning 30 og en anden ydre bøsning 34, der drejeligt er anbragt i bøsningen 30 med et mellemliggende leje 32. Inden for disse bøsninger 30 og 34 er udformet tre adskilte kanaler, nemlig en kanal 36 til cementmørtel, en kanal 38 til 25 komprimeret luft og en kanal 40 til højtryksvand. Disse kanaler har forbindelse med stationære indløbs forbindelser 42, 44 og 48. Til disse forbindelser er tilsluttet de tidligere omtalte slanger 50, der tilleder cement-mørtel fra en mørtelpumpe, luft fra en luftkompressor og 30 vand fra en højtrykspumpe. Disse forsyningskilder er ikke vist på tegningen. I den venstre ende i drejeleddet 20, se fig. 2, er dette led udformet på kendt måde til at passe ind i den øverste ende af røret 18. Dette rør er udformet trevægget og har direkte forbindelse med kanalerne 5

DK 154156 B

36, 38 og 40.

Fig. 3-6 viser en udførelsesform for et apparat 16 ifølge opfindelsen. Fig. 3 viser et langsgående tværsnit gennem centerlinien for apparatet 16, fig. 4, 3 og 6 viser tvær-3 snit langs henholdsvis linien A-A, linien B-B og linien C-C.

I fig. 3 omgiver en ydre bøsning 52 en mellemliggende bøsning 53 med et langsgående ringformet rum mellem disse.

Dette rum tjener som en kanal til cementmørtel 54 i 10 apparatet16. Et passende sted inden for kanalen 54 er arrangeret konsoller 41 til fastholdelse af bøsningen 53.

Inden i den mellemliggende bøsning 53 er anbragt en hul kerne eller kernebøsning 57 med et mellemliggende ringformet rum mellem disse dele. Dette rum udgør en kanal 15 56 til komprimeret luft. Et hult rum i kernebøsningen 57, der strækker sig centralt langs apparatets 16 akse udgør en højtryksvandkanal 58. Disse tre kanaler 54, 56 og 58 svarer til cementmørtelkanalen 36, luftkanalen 38 og vandkanalen 40 i det drejeled, der er vist 20 i fig. 2, og disse kanaler har indbyrdes forbindelse med hinanden gennem de tre kanaler i det tre-væggede rør 18. Apparatet 16 har en stråledyse 64, der er rettet radialt udad gennem den mellemliggende bøsning 52 og den ydre bøsning 53, og som strækker sig fra bøs-25 ningen 57. Denne dyse har en central åbning 60, der har forbindelse med højtryksvandkanalen 58, og er endvidere forsynet med en ringformet åbning 62, der ligger koncentrisk med åbningen 60 og har forbindelse med luftkanalen 56, således at der gennem den centrale åbning udløber 30 en strøm af vand med høj hastighed i radial retning, som er indhyllet med en luftstrøm fra den ringformede åbning til opretholdelse af vandstrømmens hastighed over en større afstand.

6

DK 154156 B

Idet der igen henvises til fig. 3 er den højre ende af den ydre bøsning 52, der udgør bundenden, når apparatet 16 er anbragt i sin normale arbejdsposition, forsynet med et gevind 59. I dette gevind er der indsat en blokerings-5 møtrik 65. En blok 61, der er forsynet med en indvendig kanal 63, og som har forbindelse med cementmørtelkanalen 54, er fast anbragt på blokeringsmøtrikken 65 og er støttet ved en endeflade 65a på møtrikken 65. I den forreste, eller ifølge fig. 3 i den højre ende af bloke-10 ringsmøtrikken 65 er anbragt et rør 66 til injektion af cementmørtel, og et indvendigt rum 70 i røret 66 har forbindelse med den indvendige kanal 63 i blokken 61. Injektionsrøret 66 er fæstnet på plads ved hjælp af en centralbolt 69, der er indskruet i blokken 61 , således 15 at man ved fjernelse af denne bolt kan aftrække cement- mørtelinjektionsrøret 66, hvis dette skulle vise sig at være nødvendigt. En cementmørtelinjektionsdyse 68, der rager udad i radial retning modsat stråledysen 64, og som fortrinsvis er fremstillet af et keramisk materi-20 ale er arrangeret i væggen i røret 66 og fæstnet til dette rør ved hjælp af en møtrik 72 , således at en fjernelse af denne møtrik 72 tillader, at dysen kan fjernes, hvis dette skulle vise sig at være nødvendigt. Et endestykke 67 er indskruet på røret 66 ve.d hjælp af et ge-25 vind, der i fig. 3 er betegnet 71.

Det vil umiddelbart forstås, at endestykket 67 kan fjernes fra røret 66 ved afskruning, og når endestykket således er fjernetj kan en fjernelse af centerbolten 69 tillade, at blokeringsmøtrikken 65 kan fjernes fra blokken 61.

30 Et antal blokeringsmøtrikker 65, der i alle henseender svarer til hinanden med undtagelse af møtrikkernes længder, der afviger fra den ene møtrik til den anden, skal fremstilles, og afstanden L mellem stråledysen 64 og cementmørtelinjektionsdysen 68 kan da ændres efter 35 ønske ved blot at erstatte den eksisterende møtrik 65 7

DK 154156 B

med en anden til opnåelse af den ønskede længde.

Som omtalt i det foregående er stråledysen 64 anbragt på den modsatte side af den, hvori cementmørtelinjektions-dysen er anbragt for derved at formindske det moment, 5 der opstår under drift, når injektionsaggregatet drejes og hæves. Dette moment, der skyldes reaktionskræfterne fra vandstrømmen fra dysen 64 og cementmørtelstrømmen, der udledes fra dysen 68, kan være meget stor, når de to dyser er anbragt på samme side, d.v.s. uden nogen vinkel-10 forskydning mellem disse to dyser. Denne vinkel forskydning til formindskelse af momentet behøver ikke nøjagtigt at udgøre 180°. Hvis der f.eks. benyttes to stråledyser 64 og e'n injektionsdyse 68 kan de tre dyser være vinkelforskudt 120° i forhold til hinanden. Under 15 alle omstændigheder skal de to typer dyser anbringes således, at der opnås den bedst mulige udbalancering af reaktionskræfterne. Alternativt er det muligt at benytte to stråledyser og to injektionsdyser og anbringe hvert par diametralt således, at reaktionskræfterne 20 vil udbalanceres til dannelse af et minimalt moment.

Når apparatet ifølge opfindelsen skal benyttes, sænkes det ned i styrehullet 12 og når hullets bund (positionen af apparatet 16 ved bunden er vist med stiplede linier i fig. 1). Tre fluider, nemlig vand, luft og cementmørtel, 25 leveres til apparatet 16 gennem slangerne 50, der delvis er vist i fig. 1, gennem det trevæggede drejeled 20 og gennem det trevæggede rør 18, medens apparatet 16 drejes og hæves fra den med punkterede linier viste position. Under denne sammensatte bevægelse leverer stråle-30 dysen 64 vand i vandret retning til dannelse af en vandstrøm med høj hastighed fra dysens centeråbning. Denne strøm bevæger sig rundt om aksen for apparatet 16, der gradvis hæves, og derved nedbrydes jorden i strålen.

Med andre ord bliver jorden op til styrehullet 12 kon- 8

DK 154156 B

tinuerligt knust og løsnet, og denne knuste del af jorden tager form af en cylindrisk søjle. En del af den løsnede jord bliver derefter som slam tvunget op gennem aflastningshullet 14 eller styrehullet 12 eller gennem 5 begge huller og op til jordoverfladen. Medens den cy lindriske søjle af løsnet jord bliver ekspanderet opad føres cementmørtel kontinuerligt ind i den løsnede jord fra injektionsdysen 68. Denne cementmørtel sammenblandes med den løsnede jord, og denne blanding hærdnes i lø-10 bet af en vis tid. Den underjordiske søjlemasse af hærdet beton, der er dannet på den ovenfor nævnte måde, er vist ved H i fig. 1. Denne masse fungerer på samme måde som en konventionel betonpæl, der er ned-drevet i jorden, og den er i stand til at tjene som under-15 støtning for bygningskonstruktioner som f.eks. bygninger, opbevaringstanke og lignende, der skal opføres på jordoverfladen.

Medens stråledysen 64 udleder vand fra sin centrale åbning 60 bliver komprimeret luft på lignende måde samtidig 20 udledt fra den ringformede åbning 62, der er beliggende koncentrisk med centeråbningen. Strømmen af vand, der strømmer ud gennem den centrale åbning, danner en ret-liniet væskestrøm, hvis strålestyrke kun svækkes af luften. Det vil umiddelbart ses, at vandstrømmen med 25 høj hastighed efter at have forladt dysen 64 er i stand til at opretholde sin knusende eller løsnende virkning over en langt større afstand, end hvis luften ikke blev tilledt som en omkringliggende luftstrøm. Som følge af dette arrangement er den knusende eller løsnende 30 effekt for vandstrømmen forlænget, hvilket resulterer i en cylindrisk søjle af nedbrudt jord med en større diameter.

Da der ifølge opfindelsen mindst benyttes to dyser, nemlig stråledysen 64 og injektionsdysen 68, der begge 9

DK 154156 B

er orienteret vinkelret på apparatets akse, bliver cementmørtelen udledt direkte fra dysen 68 og ind i det rum mæd nedbrudt jord, der er dannet af vandstrømmen fra d-ysen 64. Sdm følge heraf vil den løsnede jord 5 over dette rum have kort eller ingen tid til at ned brydes og falde ned, og selv hvis et sådant tilfælde skulle indtræde, kan cementmørtelen injiceres på lettere måde end med kendte apparater, idet injektionsdysen 68 leverer cementmørtelen i samme vandrette retning.

10 Ifølge opfindelsen kan den lodrette afstand L imellem de to dyser ændres ved erstatning af den eksisterende blokeringsmøtrik 65 med en kortere eller længere møtrik 65. Dette kendetegn tillader ikke alene, at afstanden L kan justeres til opnåelse af den bedst mulige løsning 15 af jorden, men endvidere at røret 66 på let måde kan er stattes i tilfælde af, at dette ødelægges.

Det fremgår af ovenstående forklaring, at det i fig. Ιό viste apparat er mindre udsat for mekanisk nedbrydning, og at dette apparat er i stand til at injicere 20 cementmørtel hurtigere end de hidtil kendte apparater.

Fig. 7-10 viser en anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, og i disse figurer indgår en del mekaniske komponenter, der svarer til de mekaniske komponenter i fig. 1-6, hvorfor disse komponenter er for-25 synet med samme henvisningstal. Forskellen mellem den første og den anden udførelsesform er, at i den anden udførelses.form er en stråledyse 64 og en injektionsdyse 68 anbragt på samme side uden nogen vinkelafstand mellem de to dyser, og afstanden L mellem de to dyser kan 30 justeres ved indsætning af en anden blokeringsmøtrik 65 som beskrevet i den første udførelsesform. Apparatet ifølge den anden udførelsesform er specielt velegnet 10

DK 154156 B

ved benyttelse ved opbygning af en hærdet mere eller mindre pladeformet underjordisk masse H, idet det tre-væggede rør 18 kun bevæges i lodret retning.

Claims (2)

1. Apparat til indsprøjtning af cementmørtel i et jordlag (E) med et indsprøjtningsorgan, der er drejeligt monteret på et trevægget rør (18), hvortil der er koblet 5 en trevægg-et del (16) med indvendige kanaler (54, 56 58. i forbindelse med indvendige kanaler (36, 38, 40) i røret (18) til tilførsel af cementmørtel, komprimeret luft og højtryksvand, en i apparatets sidevæg monteret stråledyse (64) med ydre og indre koncentriske 10 udløbsåbninger, hvor den ydre åbning (62) er i forbin delse med kanalen til komprimeret luft (56), medens den indre åbning (60) er i forbindelse med kanalen til højtryksvand (58), en injektionsdyse (68) til indsprøjtning af cementmørtel, som er anbragt i den for-15 reste del af en sidevægdel og aftageligt fæstnet her til, hvilken dyses udløbsåbning har forbindelse med kanalen til cementmørtel (54), kendetegnet ved, at det har en mellem de to nævnte dyser (64, 68) anbragt mellemvægdel (65), som er aftagelig, og som ved 20 erstatning med en anden vægdel tillader en justering af afstanden (L) mellem de to dyser, som er anbragt retvinklet i forhold til apparatets akse, således at de udsprøjter deres materiale i radial retning, og orienteret således i apparatet, at 25 de afbalancerer hinanden, når apparatet roterer, idet de fra stråledysens (64) udstrømning hidrørende reaktionskræfter ophæves af de tilsvarende reaktionskræfter fra injektionsdysen (68).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, 30 at de to dyser (64, 68) er anbragt på den samme side af den trevæggede del (16).